数学分析,幂级数展开习题求解

作者&投稿:孛琼 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
数学分析 幂级数习题 求大神 求指导~

先把f(x)展开成Taylor级数
f(x)=\sum a_i (x-1)^i
然后利用系数反回去求高阶导数就行了

看图

注意到f(x)=f(a)+∫[a,x]f'(t)dt
=f(a)+∫[a,x]f'(t)d(t-x),利用分部积分
=f(a)+(x-a)f'(a)+∫[a,x](x-t)f''(t)dt,如此反复利用分部积分
可得f(x)= Sigma(0,n, f<n>(a) * (x - a)^n / n! )+(∫[a,x]f<n+1>(t)*(x-t)^ndt)/n!
然后考虑对积分余项R(n,x)=(∫[a,x]f<n+1>(t)*(x-t)^ndt)/n! 作估计
作变换t=(a-x)s+x,可得
即R(n,x)=(∫[0,1]f<n+1>((a-x)s+x)*(x-a)^(n+1)*s^nds)/n!
=>R(n,x)/(x-a)^(n+1)=(∫[0,1]f<n+1>((a-x)s+x)*s^nds)/n!
因为f(x)各阶导数都非负,而(a-x)s+x≤(a-b)s+b,x∈[a,b],s∈[0,1]
所以R(n,x)/(x-a)^(n+1)≤R(n,b)/(b-a)^(n+1)
即R(n,x)≤[(x-a)/(b-a)]^n*R(n,b)
而R(n,b)=f(b)- Sigma(0,n, f<n>(a) * (b - a)^n / n! )≤f(b)
所以R(n,x)≤[(x-a)/(b-a)]^n*f(b),即对任意x∈[a,b),均有
R(n,x)->0,n->∞,即f(x)=Sigma(0,+INF,f<n>(a)*(x-a)^n/n!)对任意x属于[a,b)成立
最后说明x=b时上式也成立。设上式右边幂级数的收敛半径为r>0,
则显然b-a小于等于r,若b-a<r,则显然上式对x=b成立
若b-a=r,记上式幂级数系数为an,则∑an(x-a)^n在x∈(a,b)时为正项级数
所以若∑an(b-a)^n<+∞,则显然结论对x=b时也成立
若∑an(b-a)^n=+∞,则由cauchy收敛原理易得lim∑an(x-a)^n=+∞,x->b-
即limf(x)=+∞,x->b-,则显然和f(x)在[a,b]连续矛盾。
综上知f(x)=Sigma(0,+INF,f<n>(a)*(x-a)^n/n!)对任意x属于[a,b]成立


高等数学 什么是函数幂级数的展开式唯一性 能举个例子吗
高数课本上对函数幂级数的展开式唯一性的介绍如下图所示,教材上也有证明过程,证明方法是假设不唯一,相减得零可导出矛盾,故唯一。例子教材上也有,证明过程和例子太过复杂,不能打出来,有需要的请自行查看教材。

高数,幂级数的函数展开
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f(x)=ln(1+x+x^2)展开成x的幂级数
具体回答如下:幂级数的意义:在级数的每一项均为与级数项序号n相对应的以常数倍的(x-a)的n次方(n是从0开始计数的整数,a为常数)。幂级数是数学分析中的重要概念,被作为基础内容应用到了实变函数、复变函数等众多领域当中。

深度学习需要哪些基础知识
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常用的全面的幂级数展开公式
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