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文檔簡介
第五一、主要內(nèi)三、同步練四、同步練習(xí)一、主要(一)函數(shù)的冪級數(shù)展泰勒Taylor展開函數(shù)定義若f(x)an(xx0)n xI(I為區(qū)間n則稱fx在I上可以展開成xx0的冪級數(shù)問題 (1)如果能展開 an是什么定理(展開式的唯一性)若在鄰域U(x0,Rf(x能展成冪級數(shù)f(x)an(xx0)nn
xU(x0,R
f(n)(x0
(n0,1,2,L)定義(泰勒級數(shù))設(shè)fx)在x0f(x)~
f(n)(x0)(x
x0)n
f(
) f(x0)(xx0)f(x0)(xx)22!
L
(xx0)nf(n)(x0為f(n)(x0麥克勞林級數(shù)(x0=f(0)f(0)xf(0)x2L
n 泰勒構(gòu)造
f(n)(x0)
(xx0)nI內(nèi),級數(shù)是否一定f(x f(n)(x0 f(x)n0
(xx0),x答:不一定.(二)函數(shù)展開成冪級數(shù)的充分定理 設(shè)f(x)在區(qū)間I上具有各階導(dǎo)數(shù)f(xIf(x)
f(n)(x0
(xx0)n, x limRn(x)
(xI其中Rnx)
f(n1)((n1)!(xx0
(ξ在x,x0之間(三)函數(shù)展開成冪級數(shù)的方直接展開法展開間接展開法1of(n)(x),f(n)(0),n012···2o
n
f(n)
xn
R3o判 limRn(x)
根據(jù)展開式的唯一性,利用常見展開式,通過變量代換四則運算恒等變形逐項求導(dǎo),逐項積分等方法,求展開式.二、典型例1將f(x)e 展開成x的冪級數(shù)
f(n)(x)ex f(n)(0)1(n0,1,L),2oexex~f(0)f(0)x
f
x2L
f(n)
xn 1x1x21x3L1xn 3!1
收斂半徑R
n!(n
(,) ex=S(x)1x1x2L
1xnx1xn x
eξx(nx(n
xn1
(介于x0之間n 當(dāng)n時eex1x1x21x3L1xnL,x(,)例2 f(x)sinx展開成x的冪級數(shù)解 f(n)(x)sin(xn
f(n)(0)sinn f(2k)(0)f(2k1)(0)(1)k
(k0,1,2,L)
n
(k0,1,2,L) (0)
n2k sin
~(1)k
x2k(2k
收斂半徑Rk
f(n1)((n3°f(n1)((n
sin[(n1)Rn(
xxsinxxsinxx1x31x5L1x2n1)
xn1n
2xn1(n0例 將f(x)(1x)m展開成x的冪級(m任意常數(shù)解
f(0)1,f(0)m, f(0)m(m1)f(n)(0)m(m1)(m2)L(mn1),21mxm(m1)x2Lm(m1)L(mn1)xn R
n
x
m3Fx),下證Fx(1x)m
1x(m1)L(mn)(m1)L(mn1) (n F'(x)m1m1xL(m1)L(mn1)xn1L (nxF(x)mxm1x2 (m1)L(mn1)xnL (n(1x)F(x)m1mxm(m1)x 2m(m1)L(mn1)xnLmF( n xm(1x)F(x)mF(x),F(0)1xm
xxF(x)dxx F(
1
dFF(x)(1x)m,x(1,1)lnF(x)lnF(0)mln(1二項展開式(1x)m1mx
m(m1)x2Lm(m1)L(mn1)xnL(1x1)1°在x1處收斂性與m的取值有關(guān)2m為正整數(shù)時得二項式定理(1x)m1mxm(m1)x2Lx(1(1mn(1x1)3°m1,
1x11x1x213x3135x4 2468(1x1) 11x13x2135x31357x4
2
24
246(1x1)例4將cosxx的冪級數(shù)
解sin
)cosx(sin
x2n1
L
)例5 f(x)ln(1x)展開成x的冪級數(shù)解[ln(1
1
(1)nxn
(1x1
ln(1x)
dx01
0 dx, xnn
1x1ln(1x)
nn
,1x注取x1得,ln2111L
n4例6將sinx展成x4
sinxsinπ(xπ sinπcos(xπ)cosπsin(xπ 1cos(xπ)sin(xπ
(x 2111(xπ)2 1(xπ)2
2 4
x
)1(xπ
(x
2k4
3
(2k 2 1(xπ) 1(x2 2
π)21(xπ)3L 3 (x例
x23x
展開成x4的冪級數(shù) x23x
x1x2
x x3(1x3
2(1x42 x4n1
x4
x4 3n0
2n0 )x4x23x
n
2n1 3n1
(6x2)1x例8將arcsinx展開 1xarcsinx
1(
2
m12
1 13 1x
21
2x 2 2 31x3!!x25!!x3 2n1!!1nx
2n!!1n
1n2n1!!x2n
1x121x121xn1x1x
x2
3 L
42n1!!x2n1
n
2n1!!x22n!!11xx 11xx0arcsinxxn
2n12n
x2n2n1
x
1
(2n (2n)!! 2n若0a則aa若0a則aabb
2n
3(2n
(2n1)!!, 13L2n124
1 12n 2 312n
2nnv2n
2n
vn unvn
2n
而3 而33(2n 3
(2n un收 故1
收 2n當(dāng)x1
[1
(2n 2n x arcsinxxn
2n12n
x2n2n1
x例 將fx
32
x1的冪級數(shù)拆展fxlnxln32拆展ln[1x1]ln[12x
n1x1
2x11n n 1 1n12
x1
x11n
2x1
1n12n
1
x3時發(fā)散
2
收斂 n x[1,3
三、同步f(xln(2x3x2在x=0處展為冪級數(shù)1將x24x 展成x-1的冪級數(shù)x的冪級數(shù)f(x)arctan11將fxxarctanx
1xx的冪級數(shù)四、同步練習(xí)f(xln(2x3x2在x=0處展為冪級數(shù)解fxln(1xln2ln(132ln(1x) xn (1x
2x3(1x)(2322
3x)
(2(2
(1)n1(3
(2x f(x)ln2
xnn
n
3x)nf(x)ln2
1[1(3)n]xn(2x2n1
1將x24x 展成x-1的冪級數(shù) x24x
(x1)(x
2(1 2(3 241x12
481x142
(x12n 1
x1(x
L(1)n(x
L42n 42n1
x1(x1)2
n(x 8 8
(
L(1)
2n2 22n3
(x
(1x3f(x)的f(x)的 f(x)arctan11f(x)
x2n x(1,1)1 1f(x)f(0)
(1)n
xx2ndx
(1)n
2nnn
2n1f(x)π4nf(x)π4n02nx2n14x[1,1]1x將fxxarctan1x解fx(arctanx
1x
arctan1x 1fx
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