用幂级数法求和,求高手指教啊!!感激不尽

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-15
幂级数怎么求和?

视问题而定,并不是所有的幂级数都能求出和的!
一般的幂级数求和都是对幂级数积分或求导或乘除x,得到一个可以求和的级数,求出和函数后再还原出原幂级数的和函数!
有些幂级数要用到泰勒级数或傅立叶级数的某些结论,甚至有些要用到复变函数的结论,虽然如此,仍然有很多幂级数的和函数是求不出来的!

1/n(2n-1)=2*(1/(2n-1)-1/(2n)),所以把f拆开得到两项,
f=2*(x*求和gn+求和hn)=2*(g+h)。两边形式类似,所以这里只说一下h=求和(-1)^n*x^(2n)/2n。

各项求导,对于|x|<1,h的导数等于各项导数的和,因此h'=求和(-1)^n*x^(2n-1)。把x^2看作y,那么h'就可以写成类似C*x/(1+y)=C*x/(1+x^2)的形式,C为常数。因此积分可得h=C/2*ln(1+x^2)。
同样,gn的和也可以这样求,不要忘记还要乘x。

如果我没算错的话,答案应该是2xarctanx-ln(1+x^2)

另外,如果是理科,要注意收敛半径。

补充:这是两个函数的展开式:
ln(1+x): upload.wikimedia.org/math/7/e/7/7e7a1193dff73cedef0c5ff515985d9d.png

arctanx: upload.wikimedia.org/math/b/f/6/bf6d2b531a14df297dc6a79ed7d20b9c.png

下图提供的解答,不需要背任何公式,只需要懂得五步曲就可以了:


第一:先算出收敛域,只有在收敛域内计算,才合情合理;

第二:构造一个函数,其实就是按照题目乘上一个x^n,或类似的幂次;

第三:根据题目的具体形式,决定先积分后求导,还是先求导后积分;

第四:第三步中,会用到公比小于1的等比数列求和公式。

第五:将x=1代入即可。


第二部的进一步说明:

x的幂次,由级数的形式决定,

如果是先积分,就必须跟分子n、n+1、2n+1、3n-2、5n+3、、、相差1;

如果是先求导,就必须跟分子n、n+1、2n+1、3n-2、5n+3、、、一样。

结果都是只有一个目的,就是将x的幂次前的变数n、n+1、2n+1、3n-2、5n+3、、、

统统清楚,以便使用公比小于1的无穷等比数列的公式 1/(1-r) 。


就是这么简单。


具体解答见图,点击放大:




最后再补充说明:

楼下网友的收敛区间是(-1,+1),我在上面的解答中,收敛区间是

(-2,2),这并没有关系,只要构造的函数的函数合理就行。 


楼主学习这一部分,切忌死记硬背,一定要make sense,教师为了简化,

往往希望学生记住很多没有用的公式。


方法才是最重要!


理解了方法,就有了悟性,就忘不了。

只死背公式,大学没毕业,就忘光了。





用幂级数法求和,求高手指教啊!!感激不尽
第一:先算出收敛域,只有在收敛域内计算,才合情合理;第二:构造一个函数,其实就是按照题目乘上一个x^n,或类似的幂次;第三:根据题目的具体形式,决定先积分后求导,还是先求导后积分;第四:第三步中,会用到公比小于1的等比数列求和公式。第五:将x=1代入即可。第二部的进一步说明:x的...

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