文档数学微积分幂级数幂级数幂级数定义级数 ∑n=0+∞an(x−x0)n\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n(x-x_0)^nn=0∑+∞an(x−x0)n 被称为幂级数。一般情况下研究 ∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn。收敛域阿贝尔定理已知幂级数 ∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn:如果在 x0≠0x_0\ne 0x0=0 处收敛,则 ∣x∣<x0|x|<x_0∣x∣<x0 时都绝对收敛。如果在 x0≠0x_0\ne 0x0=0 处发散,则 ∣x∣>x0|x|>x_0∣x∣>x0 时都发散。收敛半径如果幂级数 ∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn 在 ∣x∣<R|x|<R∣x∣<R 时绝对收敛,在 ∣x∣>R|x|>R∣x∣>R 时发散,则 RRR 是幂级数的收敛半径。对于不缺项的幂级数 ∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn,ρ=limn→+∞∣an+1an∣\rho=\lim\limits_{n\to+\infty}\left|\dfrac{a_{n+1}}{a_n}\right|ρ=n→+∞limanan+1 或 limn→+∞∣an∣n\lim\limits_{n\to+\infty}\sqrt[n]{|a_n|}n→+∞limn∣an∣,则当 ρ=0\rho=0ρ=0 时,R=+∞R=+\inftyR=+∞。当 ρ=+∞\rho=+\inftyρ=+∞ 时, R=0R=0R=0。否则 R=1ρR=\dfrac{1}{\rho}R=ρ1 。求出收敛半径后,还需要判断收敛半径处的情况。和函数连续性∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn 的和函数 s(x)s(x)s(x) 在其收敛域上连续。可积性∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn 的和函数 s(x)s(x)s(x) 在其收敛域上可积。积分等于每一项的积分之和,收敛半径不变。对于收敛域的边界,敛散性需要特殊考虑。可导性∑n=0+∞anxn\sum\limits_{n=0}^{+\infty}a_n x^nn=0∑+∞anxn 的和函数 s(x)s(x)s(x) 在其收敛域上可导。积分等于每一项的导数之和,收敛半径不变。对于收敛域的边界,敛散性需要特殊考虑。泰勒级数定义若 f(x)f(x)f(x) 在 x0x_0x0 的某个邻域内有任意阶导数,则 f(x)f(x)f(x) 对应的泰勒级数为 f(x)∼∑n=0+∞f(n)(x0)n!(x−x0)n f(x)\sim\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n f(x)∼∑n=0+∞n!f(n)(x0)(x−x0)n只有当泰勒级数收敛到 f(x)f(x)f(x) 时,∼\sim∼ 才可以改为 ===,即 f(x)f(x)f(x) 可以展开为泰勒级数。性质f(x)f(x)f(x) 展开成 x−x0x-x_0x−x0 的幂级数,则其一定是 f(x)f(x)f(x) 在 x0x_0x0 处的唯一的泰勒级数。在 U(x0)U(x_0)U(x0) 内,f(x)f(x)f(x) 的泰勒级数收敛到 f(x)f(x)f(x) ⟺ \iff⟺ limn→+∞Rn(x)=0\lim\limits_{n\to+\infty}R_n(x)=0n→+∞limRn(x)=0。在 U(x0)U(x_0)U(x0) 内,若 f(x)f(x)f(x) 的任意阶导数有界,则 f(x)f(x)f(x) 的泰勒级数收敛到 f(x)f(x)f(x)。计算类似泰勒公式。级数三角级数