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文檔簡介

復(fù)習(xí):(1)Taylor公式:若f

(x)有直到(n

+1)階導(dǎo)數(shù),則:0f

(x)

=nk

=0kf

(k

)

(x

)

0

k!(x

-

x

)n+

R

(x)f

(n+1)

(x)0,n+1(x

-

x

)(n

+1)!n其中R

(x)=0x?(x

,

x)注意:展開點(diǎn)、展開階數(shù)、余項(xiàng)的形式.(2)Maclaurin公式:若f

(x)有直到(n

+1)階導(dǎo)數(shù),則:nkf

(k

)

(0)k

!x

+

Rn

(x)f

(x)

=

k

=0f

(n+1)

(qx)n

1(n

+1)!n其中R

(x)

=x+

,

(0<q<1)

0

0nf

(n)

(x

)n!¥n=0f

(x)

=(x

-x

)

(1)一、泰勒級(jí)數(shù):若f

(x)在U

(x0

)內(nèi)能展開成x

-x0的冪級(jí)數(shù),則:所得必為Taylor展開式:12.4

函數(shù)展開成冪級(jí)數(shù)(1)式右邊稱為f

(x)在x0處的Taylor

級(jí)數(shù).nf

(n)

(0)n!¥n=0f

(x)

=

x

(2)注:當(dāng)x0

=

0時(shí),

有:若f

(x)在U

(0)內(nèi)能展開成x的冪級(jí)數(shù),則:所得必為Maclaurin展開式:(2)式右邊稱為f

(x)的Maclaurin

級(jí)數(shù).二、函數(shù)f

(x)展開成x的冪級(jí)數(shù):1、前提:函數(shù)存在各階導(dǎo)數(shù).2、展式形式:若存在則唯一即M.展式.3、方法:直接法、間接法.Th、若f

(x)在U

(x0

)內(nèi)有各階導(dǎo)數(shù),則:

0

0f

(x)

=nf

(n)

(x

)n!¥n=0(x

-x

)0n

1f

(n+1)

(x)(x-x

)

+

=0nnfi

¥limR

(x)

=limnfi

(n+1)!三、函數(shù)f

(x)展開成x的冪級(jí)數(shù)的方法:1、直接法:(1)求f(x)的各階導(dǎo)數(shù)在x=0處的值f

(n

)(0),n

=0,1,2,f

(n)

(0)n=0n!xn及其I

',I;¥(2)寫出f

(

n

+1)

(x)'n

+1(3)驗(yàn)證x

?

I

時(shí)limn

fi

¥x

=

0(n

+1)!nf

(n)

(0)n!¥x

,

x?

I(4)得f

(x)=n=0(1)ex

=n!1

xn

,

(x

?

R)¥n=0

1

2n-1(2)sin

x

=(

1)-

n+1¥n=1x

,(x?

R)(2n-1)!例1、由直接法及相關(guān)性質(zhì)得常用公式:(教材P281---285)x2nn=01(

1)n,(x?

R)(2n)!¥cos

x

=

-n=0n!¥

n

ax

=

(ln

a)

xn

,(a

>

0,

a

?1,

x

?

R)¥(3)

1

=xn,(|

x|<1)1-xn=01(3.1)1+x¥n=0=(-1)n

xn,(|

x|<1)(-1)n

x2n,(|

x

|<1)1+x2

=¥n=0

1

(3.2)n+1

1

n

+1(4)ln(1+

x)

=x

,(-1<

x

£1)n(-1)¥n=02n+1¥n=0

1

2n

+1(5)

arctan

x

=x

,(-1£

x

£1)n(-1)n=0An¥*(6)

(1+

x)m

=

m

xn

,

(|

x

|<1)n!(二項(xiàng)展開式)=1-

1

x

+

13

x2

-

13

5

x3

+

13

5

7

x4

-,(-1<

x

£1)2 2

4 2

4

6 2

4

6

8n

(2n-1)!!

n(2n)!!=1+(-1)x

,

(-1

<

x

£1)¥n=11(6.1) 1+

x

=

(1+

x)2=1+

1

x

-

1

x2

+

13

x3

-

135

x4

+,(|

x

|£1)2 2

4 2

4

6 2

4

6

8-12=

(1+

x)(6.2)

1

1+x2、間接法:采取變量替換、初等運(yùn)算、分析運(yùn)算等利用公式求冪級(jí)數(shù).1

+

2

x21例2、將f

(x)=展開成x的冪級(jí)數(shù).n=01n¥1-x解:

=x

,(|

x

|<1)¥n=0=

(-2x2

)n

,(|

-2x2

|<1)即:f

(x)=¥n=0n

2n(-2)

x

,2

22

2x?(-

,

)2

1\

f

(x)

=1-(-2x

)1例3、將f(x)=展成x

-2的冪級(jí)數(shù).x

-

531=

-

1x

-

5

3

1-(

x-2

)1\

f

(x)

=,

x?(-1,5)3¥1

x

-

2

n3=

-

n=0

1n(x

-2)¥n+1n=0

-3\

f

(x)

=3,

x-2

<1n=01n¥1-x解:

=x

,(|

x

|<1)1\

f

(x)

=n(xln

2)

,n!¥n=0例4、將f

(x)展開成x的冪級(jí)數(shù):(1)

f

(x)

=

2x解:

f

(x)=2x

=(eln2

)x

=exln2ex

=

1

xn

,(x

R)¥?n=0

n!(ln

2)nn!nx

,

(x

?

R)¥即:f

(x)=n=0(xln2?

R)(2)

f

(x)

=1+x

-2x2x1

,3

1-

x1-(-2x)

解:

f

(x)

=

1

1

-11-xnx

,(|

x|¥n=0=<1),33nn1

1

¥n=0n=0\

f

(x)

=x

-(-2x)

,

(|

x|<1且|

-2x|<1)3nx

,¥1-(-2)n即:f

(x)=n=01 1

x?-

,2

233nn

n1

1

¥n=0=x

-(-2)

x

,

n=033nn1

1

¥n=0n=0\

f

(x)

=x

-(-2x)

,

(3)y

=

f

(x)

=ln(1-

x

-2x2

)分析:(1)函數(shù)y

=ln(1+x)+ln(1-2x);(2)記A

=ln(1+x),B

=ln(1-2x);(3)得冪級(jí)數(shù)A,B及收斂域I1

,I

2;(4)所求y

=A

+B且I

=I1

I2

.解:

y

=ln(1+x)+ln(1-2x);且ln(1+x)=,n+1n

xn+1¥n=0(-1)n=0n

(-2x)n+1ln(1-2x)

=(-1),n+1¥n

xn+1¥n=0\

y

=(-1)¥n=0n

(-2x)n+1+(-1)n+1,n+12-1

£x

<

12(-1<

x

£1)(-1<-2x

£1)xn+1,¥(-1)n

-2n+1n+1即:y

=n=0

1

1x?

-

,

2

21、前提條件:有各階導(dǎo)數(shù)2、展式的形式:T.展式或M.展式3、展開方法:直接法、間接法4、常用公式(1)--(5)及其應(yīng)用作業(yè)12--4:285頁2(2,4)小結(jié):函數(shù)展開成冪級(jí)數(shù)一、主要知識(shí):1、級(jí)數(shù)的概念、性質(zhì)和常用結(jié)論.2、級(jí)數(shù)審斂法:正項(xiàng)級(jí)數(shù)、交錯(cuò)級(jí)數(shù)、任意項(xiàng)級(jí)數(shù).3、冪級(jí)數(shù)收斂半徑、收斂域的求法.4、冪級(jí)數(shù)求和及應(yīng)用.5、展開函數(shù)成冪級(jí)數(shù).第十二章 總結(jié)1、級(jí)數(shù)的概念、性質(zhì)和常用結(jié)論的記用.2、判斷任意項(xiàng)級(jí)數(shù)的斂散性:絕對(duì)收斂、條件收斂、發(fā)散;3、求冪級(jí)數(shù)的收斂半徑R、收斂域I;4、求冪級(jí)數(shù)的和函數(shù)并解決相關(guān)問題;5、展開函數(shù)成冪級(jí)數(shù).322--323頁總習(xí)題十二:3,5(1,2),7(3,4)二、常見題型::1

24=

1

S

(x)-S

(x)

,

x

?

(-1,1)1114¥¥n+1

1

n-1

1

n+1-n-1

2

2

n=2n=2解A

=n-11411記A(x)=n

-1n

+1x

-xn+1¥n=2¥n=2¥n=2

1

.(n2

-1)2n1、求A

=三、思考與練習(xí):1n=21

,=1-x¥xn-2S'

(x)

=x2'2S

(x)

=n¥x

=1-xn=210dt

=-ln(1-x)1-tx\

S

(x)

=t222dt

=-1

x

-x-ln(1-x)01-txS2(x)

=1214S

(x)\

A(x)

=

S

(x)-

\所求A

=A

1

1

1

38

2

41

2

=25

38

4+

+

ln1-

=-

ln221

324=

x

+x+

ln(1-x)

1

n+112¥¥n=0I

=n+1

n

1xn=0¥n+1n=0n+1令S(x)=n=01-xS'

(x)

=xn

=

1

¥S(x)

=-ln(1-x)n=0¥

1

=ln(2

+

2)2

\所求In

=S

解:易得,則當(dāng)x

?

(-1,1)時(shí)02、設(shè)In

=p

4¥n=0nIn.sin

x

cosxdx,求1+x2f

'(x)

=

1

(

1

+

1 )

+14

1+x

1-x

2¥

¥=-1+x4n

=x4n

1

-1=

1

-1n=0

n=1(|x|<1)1-x44n0xx

dx¥x

¥4n

dx

=

(

n=1

n=1\

f

(x)

=0

x1x4n+1¥=4n+1n=13、將f

(x)=1

ln

1

+x

+1

arctan

x

-x4 1

-

x

2展成x的冪級(jí)數(shù).解:

f

(0)=0

且當(dāng)|

x

|<1時(shí)an

-an+1

?0an

?an+1\{an

}單減有下界nnnfi

¥=

a

a

liman+1證(1)an=

1

a

+

1

?12

a

n

n2

a

nfi

¥(1)極限lim

an存在;anna¥n=1u

=¥n

1

1

4、設(shè)a1

=

2,

an+1

=

a

+

,求證:

n=1n+1

-1收斂.(2)級(jí)數(shù)(akn\

Sn

£a1k=11ak+11a1-

1

)

=

a

(

1

-

1

)11ak+1-

)

= -1a1

1

a

a1

a£

a

(\{Sn

}單增有上界-

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