第四节-泰勒级数与幂级数
第四节 泰勒级数与幂级数
教学目的：理解幂级数收敛半径的概念，并掌握幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域的求法；了解幂级数在其收敛区间的一些基本性质（和函数的连续性、逐项微分和逐项积分），会求一些幂级数在收敛区间的和函数，并会由此求出某些常数项级数的和；了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件、掌握,sin ,cos x
e x x ，ln(1)x +和(1)x α
+的麦克劳林展开式，会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。
教学重点 ：幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域；,sin ,cos x
e x x ，ln(1)x +和(1)a α
+的麦克劳林展开式。
教学难点：幂级数的收敛域及和函数。 教学时数：4 教学容：
一、函数项级数的概念 1．函数项级数的定义 定义：设函数()(1,2,3
)n u x n =都在D 上有定义，则称表达式
1
2
1
()()()n
n u x u x u x ∞
==++
∑
为定义在D 上的一个函数项级数，()
n u x 称为通项，1
()()n k k S x u x ∞
==∑称为部分和函数．
2．收敛域 定义：设
1()n n u x ∞
=∑是定义在D 上的一个函数项级数，0
x
D ∈，若数项级数01
()n n u x ∞
=∑收敛，
则称0x 是
1
()n
n u x ∞
=∑的一个收敛点．所有收敛点构成的集合称为级数的收敛域．
3．和函数 定义：设函数项级数
1
()n n u x ∞
=∑的收敛域为I ，则任给x I ∈，存在唯一的实数()S x ，使得
1
()()n n S x u x ∞
==∑成立．定义域为I 的函数()S x 称为级数1
()n n u x ∞
=∑的和函数．
二、幂级数
1．幂级数的定义
定义：设{}(0,1,2,)n a n =是一实数列，则称形如00
()n n n a x x ∞
=-∑的函数项级数为0x 处的
幂级数．
00x =时的幂级数为0
n n n a x ∞
=∑．
2．阿贝尔定理 定理：对幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑有如下的结论：
⑴ 如果该幂级数在点1x 收敛，则对满足010x x x x -<-的一切的x 对应的级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑都绝对收敛；
⑵ 如果该幂级数在点2x 发散，则对满足020x x x x ->-的一切的x 对应的级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑都发散．
例1：若幂级数
(2)
n
n n a x ∞
=-∑在1x =-处收敛，问此级数在4x =处是否收敛，若收敛，是
绝对收敛还是条件收敛？ 解：由阿贝尔定理知，幂级数
(2)
n
n n a x ∞
=-∑在1x =-处收敛，则对一切适合不等式
2123x -<--=（即15x -<<）的x 该级数都绝对收敛．故所给级数在4x =处收敛
且绝对收敛．
3.幂级数收敛半径、收敛区间
如果幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑不是仅在0x x =处收敛，也不是在整个数轴上收敛，则必定
存在一个正数R ，它具有下述性质： ⑴ 当0x x R -<时，
0()
n
n
n a x x ∞
=-∑绝对收敛；
⑵ 当0x x R ->时，
()
n
n
n a x x ∞
=-∑发散．
如果幂级数
()
n n n a x x ∞
=-∑仅在0x x =处收敛，定义0R =；如果幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑在
(,)-∞+∞收敛，则定义R =+∞．
则称上述R 为幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑的收敛半径．称开区间00(,)x R x R -+为幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑的收敛区间．
4.幂级数收敛半径的求法 求幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑的收敛半径R
法一：⑴ 求极限1
1000()()lim ()n n n
n n a x x x x a x x ρ++→∞--=-
⑵ 令00()1x x x x m ρ-
法二：若n a 满足0n a ≠，则1
lim
n
n n a R a →∞
+=； 法三；⑴
求极限0()n x x ρ-=⑵ 令00()1x x x x m ρ-
例2： 求下列幂级数的收敛域
⑴12!n n n x n ∞
=∑
⑵1n n ∞= ⑶22
1
212n n
n n x ∞
-=-∑ 解：⑴ 收敛半径11
12(1)!
lim
lim 2!1n n n n n n a n R a n +→∞→∞++==?=+∞， 所以收敛域为(,)-∞+∞；
⑵
收敛半径1lim
1n n n n a R a →∞
+=== 当51x -=-
时，对应级数为1
n
n ∞
=∑这是收敛的交错级数，
当51x -=
时，对应级数为
1
n ∞
=这是发散的P -级数，
于是该幂级数收敛域为[4,6)；
⑶ 由于22122212()lim 2(21)2
n
n n n n x n x x n x ρ+-→∞+=?=- 令()1x ρ<
，可得x <
，所以收敛半径为R =
当x =1
21
2n n ∞
=-∑
，此级数发散，
于是原幂级数的收敛域为(． 5.幂级数的性质
设幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑收敛半径为1R ；
()
n
n
n b x x ∞
=-∑收敛半径为2R ，则
1．
0000
()()()()n
n
n n
n
n
n n n n a x x b x x a
b x x ∞
∞
∞
===-±-=±-∑∑∑，收敛半径12min(,)R R R ≥；
2．0
000
1
[
()
][()]()()n
n
n
n n
n i n i n n n i a x x b x x a b x x ∞
∞
∞
-====-?-=-∑∑∑∑，收敛半径12min(,)R R R ≥；
3．幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑的和函数()S x 在其收敛域I 上连续；
4．幂级数在其收敛区间可以逐项求导，且求导后所得到的幂级数的收敛半径仍为R ．即有 1
1
()[
()][()]()
n
n
n n
n
n
n n n S x a x x a x x na x x ∞
∞∞
-==='''=-=-=-∑∑∑．
5．幂级数在其收敛区间可以逐项积分，且积分后所得到的幂级数的收敛半径仍为R ．即有
10000
01
()[()][()]()1
x
x
x
n
n
n n n n x x x n n n S x dx a x x dx a x x dx a x x n ∞
∞
∞
+====-=-=-+∑∑∑
?
??
例3： 用逐项求导或逐项积分求下列幂级数在收敛区间的和函数 ⑴
1
1
(11)n n nx
x ∞
-=-<<∑ ⑵41
1(11)41
n n x x n +∞
=-<<+∑ 解：⑴ 令1
1
()(11)n n S x nx
x ∞
-==
-<<∑，则
1
1
1
()()1x
x
n n n n x S x dx nx
dx x x
∞
∞
-=====
-∑∑?
?
所以22
11
(),(11)(1)(1)
x x S x x x x -+=
=-<<--； ⑵ 令41
1()(11)41
n n x S x x n +∞
==-<<+∑，则 41444
11
()()411n n
n n x x S x x n x +∞
∞
==''===+-∑∑ 所以4422
001111()(1)12121x
x x S x dx dx x x x ==-+?+?-+-?? 111
ln arctan 412
x x x x +=
+--，(11)x -<<． 例4：求幂级数
(21)n
n n x
∞
=+∑的收敛域，并求其和函数。
解：易求得收敛域为(1,1)-
因为0(21)n
n n x ∞
=+∑=02n
n nx ∞
=∑+0n
n x ∞
=∑=012()1n
n x x x ∞
='+-∑=0
12[]1n
n x x x ∞
='+-∑
2
1112()11(1)x
x x x x +'=+=---，(1,1)x ∈-。
所以和函数为2
1(),(1,1)(1)
x
s x x x +=
∈--。 三、函数展开成幂级数 1.函数展开成幂级数的定义
定义：设函数()f x 在区间I 上有定义，0x I ∈，若存在幂级数
()
n
n
n a x x ∞
=-∑，使得
()(),n
n
n f x a x x x I ∞
==
-?∈∑
则称()f x 在区间I 上能展开成0x 处的幂级数． 2.展开形式的唯一性
定理：若函数()f x 在区间I 上能展开成0x 处的幂级数 0
()(),n
n
n f x a x x x I ∞
==
-?∈∑
则其展开式是唯一的，且
()0()
(0,1,2,)!
n n f x a n n =
=．
3.泰勒级数与麦克劳林级数
⑴ 泰勒级数与麦克劳林级数的定义
定义：如果()f x 在0x 的某一邻域具有任意阶导数，则称幂级数
()()00000000
()()
()
()()()()!1!!
n n n n n f x f x f x x x f x x x x x n n ∞
='-=+-++-+
∑
为函数()f x 在0x 点的泰勒级数．
当00x =时，称幂级数
()()0
(0)(0)
(0)(0)!1!!
n n n n
n f f f x f x x n n ∞
='=++++
∑
为函数()f x 的麦克劳林级数． ⑵ 函数展开成泰勒级数的充要条件
定理：函数()f x 在0x I ∈处的泰勒级数在I 上收敛到()f x 的充分必要条件是：()f x 在0x 处的泰勒公式
()000
()
()()()!
k n
k n k f x f x x x R x k ==
-+∑
的余项()n R x 在I 上收敛到零，即对任意的x I ∈，都有lim ()0n n R x →∞
=．
4.函数展开成幂级数的方法 ⑴ 直接法
利用泰勒级数的定义及泰勒级数收敛的充要条件，将函数在某个区间上直接展开成指定点的泰勒级数的方法． ⑵ 间接法
通过一定的运算将函数转化为其它函数，进而利用新函数的幂级数展开将原来的函数展开成幂级数的方法．所用的运算主要是四则运算、（逐项）积分、（逐项）求导、变量代换．利用的幂级数展开式是下列一些常用函数的麦克劳林展开公式．
幂级数常用的七个展开式
0,
(,)!
n
x
n x e x n ∞
==∈-∞+∞∑
21
0sin (1),
(,)(21)!n n
n x x x n +∞
==-∈-∞+∞+∑
20
cos (1),
(,)(2)!n
n
n x x x n ∞
==-∈-∞+∞∑
1
ln(1)(1),
111n n
n x x x n +∞
=+=--<≤+∑
2(1)
(1)(2)
(1)
(1)1,(1,1)2!
!
n n x x x x x n αααααααα----++=++
+
+
+
∈-
1
,(1,1)1n n x x x ∞
==∈--∑
1
(1),(1,1)1n n n x x x ∞
==-∈-+∑．
例5：将()ln
1x
f x x
=+展开成1x -的幂级数。 解：由于()ln ln(1)f x x x =-+，而
1
1
11
(1)ln ln[1(1)](1)
(111);1(1)1
ln(1)ln[2(1)]ln 2ln(1)ln 2(1)(11)222n
n n n
n n n x x x x n
x x x x x n ∞
-=∞
-=-=+-=--<-≤---+=+-=++
=+--<≤∑∑
所以11
11()ln 2(1)(1)(1)(02)2n n
n
n f x x x n ∞
-==-+
---<≤∑。 例6：将函数2
1
()32
f x x x =-+展开成x 的幂级数。并指出其收敛域。 解：因为111
()(1)(2)12f x x x x x
=
=-----而
01
11(1);()(2)1222
n n
n n x x x x x x ∞
∞===<=<--∑∑ 所以2
1
()32f x x x =-+10
1(1),2n n n x ∞
+==-∑收敛域为(1,1)-。
第四节-泰勒级数与幂级数
第四节 泰勒级数与幂级数 教学目的：理解幂级数收敛半径的概念，并掌握幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域的求法；了解幂级数在其收敛区间的一些基本性质（和函数的连续性、逐项微分和逐项积分），会求一些幂级数在收敛区间的和函数，并会由此求出某些常数项级数的和；了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件、掌握,sin ,cos x e x x ，ln(1)x +和(1)x α +的麦克劳林展开式，会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。 教学重点 ：幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域；,sin ,cos x e x x ，ln(1)x +和(1)a α +的麦克劳林展开式。 教学难点：幂级数的收敛域及和函数。 教学时数：4 教学容： 一、函数项级数的概念 1．函数项级数的定义 定义：设函数()(1,2,3 )n u x n =都在D 上有定义，则称表达式 1 2 1 ()()()n n u x u x u x ∞ ==++ ∑ 为定义在D 上的一个函数项级数，() n u x 称为通项，1 ()()n k k S x u x ∞ ==∑称为部分和函数． 2．收敛域 定义：设 1()n n u x ∞ =∑是定义在D 上的一个函数项级数，0 x D ∈，若数项级数01 ()n n u x ∞ =∑收敛， 则称0x 是 1 ()n n u x ∞ =∑的一个收敛点．所有收敛点构成的集合称为级数的收敛域． 3．和函数 定义：设函数项级数 1 ()n n u x ∞ =∑的收敛域为I ，则任给x I ∈，存在唯一的实数()S x ，使得 1 ()()n n S x u x ∞ ==∑成立．定义域为I 的函数()S x 称为级数1 ()n n u x ∞ =∑的和函数． 二、幂级数 1．幂级数的定义
幂级数及泰勒展开习题解答电子版本
幂级数及泰勒展开习 题解答
幂级数及泰勒展开 一、求下列幂级数的收敛区间 1. 1 2(21)n n x n n ∞ =-∑ 解：12(21) lim lim 12(1)(21) n n n n a n n a n n +→∞ →∞-==++ 1R ?= 当1x =时，因 2111 2(21)2(1)n n n n n n =<-+-， 所以1 12(21)n n n ∞ =-∑收敛， 当1x =-时， 1(1)2(21) n n n n ∞ =--∑绝对收敛， ? 收敛区间为[1,1]-。 2. 1 1 n n n -∞ = 解：11lim 2n n n n a a +→∞== 2R ?= 当2x = 时，1 n n ∞ =为收敛的交错级数， 当2x =-时， 111 n n n n -∞ ∞===- ? 收敛区间为(2,2]-。 3. 1(1)32n n n n n n x x ∞ =?? -+???? ∑ 解：11 1 1 (1)32lim lim 3(1)32 n n n n n n n n n n a a ++++→∞ →∞-+==-+ 13R ?=， 当13x =±时，通项不趋于零，? 收敛区间为11,33??- ??? 。
4. 1 (23)(1)21n n n x n ∞ =---∑ 解：121lim lim 121 n n n n a n a n +→∞ →∞-==+ 1R ?= 故当231x -<，即12x <<时级数绝对收敛。 当1x =时， 11(1)(1)11 1, 21212-1 2n n n n n n n n ∞ ∞==--??=> ?--??∑∑发散， 当2x =时， 1 (1)21n n n ∞ =--∑为收敛的交错级数， ? 收敛区间为(1,2]。 5. 1 ln(1) (1)1n n n x n ∞ =+-+∑ 解：1ln(2)(1) lim lim 1(2)ln(1) n n n n a n n a n n +→∞ →∞++==++ 1R ?= 故当11x -<，即02x <<时级数绝对收敛。 当0x =时，因为 1 ln(1)ln lim lim lim 01 1n x x n x x n x →∞→+∞→+∞+===+，2 ln 1ln ln(2)ln(1) ()()0() 3 21 x x n n f x f x x e n x x n n -++'=?=<>?≥<++时， 所以 1 (1)ln(1) 1n n n n ∞ =-++∑收敛， 当2x =时，因为当2n ≥时ln(1)11 112n n n n +>>++ 所以1 ln(1)1n n n ∞ =++∑发散， ? 收敛区间为[0,2)。 6. 21 1(1)(1)4 n n n n x n ∞ -=--∑
证明泰勒公式
泰勒中值定理：若函数f(x)在开区间（a，b）有直到n+1阶的导数，则当函数在此区间内时，可以展开为一个关于（x-x.)多项式和一个余项的和： f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.)/2!?(x-x.)^2,+f'''(x.)/3!?(x-x.)^3+……+f(n) (x.)/n!?(x-x.)^n+Rn 其中Rn=f(n+1)(ξ)/(n+1)!?(x-x.)^(n+1),这里ξ在x和x.之间，该余项称为拉格朗日型的余项。 （注：f(n)(x.)是f(x.)的n阶导数，不是f(n)与x.的相乘。） 证明：我们知道f(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+α（根据拉格朗日中值定理导出的有限增量定理有limΔx→0 f(x.+Δx)-f(x.)=f'(x.)Δx），其中误差α是在limΔx→0 即limx→x.的前提下才趋向于0，所以在近似计算中往往不够精确；于是我们需要一个能够足够精确的且能估计出误差的多项式： P(x)=A0+A1(x-x.)+A2(x-x.)^2+……+An(x-x.)^n 来近似地表示函数f(x)且要写出其误差f(x)-P(x)的具体表达式。设函数P(x)满足P(x.)=f(x.),P'(x.)=f'(x.),P''(x.)=f''(x.),……,P(n)(x.)=f(n)(x.),于是可以依次求出A0、A1、A2、……、An。显然，P(x.)=A0,所以 A0=f(x.)；P'(x.)=A1,A1=f'(x.)；P''(x.)=2!A2,A2=f''(x.)/2!……P(n) (x.)=n!An,An=f(n)(x.)/n!。至此，多项的各项系数都已求出，得： P(x)=f(x.)+f'(x.)(x-x.)+f''(x.)/2!?(x-x.)^2+……+f(n)(x.)/n!?(x-x.)^n. 接下来就要求误差的具体表达式了。设Rn(x)=f(x)-P(x),于是有 Rn(x.)=f(x.)-P(x.)=0。所以可以得出Rn(x.)=Rn'(x.)=Rn''(x.)=……=Rn(n) (x.)=0。根据柯西中值定理可得Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(x)-Rn(x.)/(x-x.)^(n+1)-0=Rn'(ξ1)/(n+1)(ξ1-x.)^n(注：(x.-x.)^(n+1)=0),这里ξ1在x和x.之间；继续使用柯西中值定理得Rn'(ξ1)-Rn'(x.)/(n+1)(ξ1-x.)^n- 0=Rn''(ξ2)/n(n+1)(ξ2-x.)^(n-1)这里ξ2在ξ1与x.之间；连续使用n+1次后得出Rn(x)/(x-x.)^(n+1)=Rn(n+1)(ξ)/(n+1)!，这里ξ在x.和x之间。但 Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)-P(n+1)(x),由于P(n)(x)=n!An,n!An是一个常数，故P(n+1)(x)=0，于是得Rn(n+1)(x)=f(n+1)(x)。综上可得，余项 Rn(x)=f(n+1)(ξ)/(n+1)!?(x-x.)^(n+1)。一般来说展开函数时都是为了计算的需要，故x往往要取一个定值，此时也可把Rn(x)写为Rn。 麦克劳林展开式：若函数f(x)在开区间（a，b）有直到n+1阶的导数，则当函数在此区间内时，可以展开为一个关于x多项式和一个余项的和： f(x)=f(0)+f'(0)x+f''(0)/2!?x^2,+f'''(0)/3!?x^3+……+f(n)(0)/n!?x^n+Rn 其中Rn=f(n+1)(θx)/(n+1)!?x^(n+1),这里0<θ<1。 证明：如果我们要用一个多项式P(x)=A0+A1x+A2x^2+……+Anx^n来近似表示函数f(x)且要获得其误差的具体表达式，就可以把泰勒公式改写为比较简单的形式即当x.=0时的特殊形式： f(x)=f(0)+f'(0)x+f''(0)/2!?x^2,+f'''(0)/3!?x^3+……+f(n)(0)/n!?x^n+f(n+1)
幂级数展开的多种方法
幂级数展开的多种方法 摘要：本文通过举例论证的说明方法，系统地对幂级数展开的多种解法进行了详细地概括、分类及总结 关键词：幂级数;泰勒展式;洛朗展式;展开 在复变函数的学习过程中，我们涉及了对解析函数幂级数展开的学习.由课本的知识知道，任意一个具有非零收敛半径的幂级数在其收敛圆内收敛于一个解析函数.这个性质是很重要的，但在解析函数的研究上，幂级数之所以重要，还在于这个性质的逆命题也是成立的.即有下面的泰勒定理和洛朗定理： 定理 1（泰勒定理）设()z f 在区域D 内解析，D a ∈，只要圆R a z K <-:含于D ，则()z f 在K 内能展成幂级数()()∑∞ =-= n n n a z c z f ，其中系数 () () () () ! 21 1n a f d a f i c n n n = -= ?Γ+ζζζ π.（ρ=-Γa z : R <<ρ0 n=0,1,2 )且展式唯 一. 定理2（洛朗定理）在圆环R a z r H <-<: （0≥r +∞≤R ）内解析的函数 ()z f 必可展成双边幂级数()() ∑ ∞ -∞ =-= n n n a z c z f ，其中系数() () ζζζ πd a f i c n n ?Γ+-= 121 ( 2,1,0±±=n ρ=-Γa z : R r <<ρ) 且展式唯一. 这两个定理的存在，使得在函数解析的范围内，我们可以通过幂级数展开的方法来更好的研究解析函数的性质.而这两个定理，也是我们后面研究幂级数展开的基础和前提. 接下来，我们将着重开始讨论幂级数展开问题的多种解法： 1、直接法. 即按照泰勒定理和洛朗定理中所给的幂级数展开的公式，直接将函数展开. 例1 求()z z f tan =在4 0π =z 点处的泰勒展开式. 解：用公式 () () ! 0n z f c n n = 求n c ：;14tan 0==π c ()2 ,24 sec | tan 12 4 ==='= c z z π π ；
麦克劳林公式展开式
麦克劳林公式: 麦克劳林公式是泰勒公式的一种特殊形式。 麦克劳林简介： 麦克劳林,Maclaurin(1698-1746), 是18世纪英国最具有影响的数学家之一。 1719年Maclaurin在访问伦敦时见到了Newton，从此便成为了Newton的门生。 1742年撰写名著《流数论》,是最早为Newton流数方法做出了系统逻辑阐述的著作。他以熟练的几何方法和穷竭法论证了流数学说，还把级数作为求积分的方法，并独立于Cauchy以几何形式给出了无穷级数收敛的积分判别法。他得到数学分析中著名的Maclaurin 级数展开式，并用待定系数法给予证明。 他在代数学中的主要贡献是在《代数论》（1748，遗著）中，创立了用行列式的方法求解多个未知数联立线性方程组。但书中记叙法不太好，后来由另一位数学家Cramer又重新发现了这个法则，所以被称为Cramer法则。 Maclaurin的其他论述涉及到天文学，地图测绘学以及保险统计等学科，都取得了很多创造性的成果。 Maclaurin终生不忘牛顿Newton对他的栽培，死后在他的墓碑上刻有“曾蒙Newton的推荐”以表达他对Newton的感激之情。 麦克劳林公式展开式：
泰勒公式是将一个在x=x0处具有n阶导数的函数f(x)利用关于(x-x0)的n次多项式来逼近函数的方法。 若函数f(x)在包含x0的某个闭区间[a,b]上具有n阶导数，且在开区间(a,b)上具有(n+1)阶导数，则对闭区间[a,b]上任意一点x，成立下式： 其中，表示f(x)的n阶导数，等号后的多项式称为函数f(x)在x0处的泰勒展开式，剩余的Rn(x)是泰勒公式的余项，是(x-x0)n的高阶无穷小。
第四节泰勒级数与幂级数
第四节 泰勒级数与幂级数 教学目的：理解幂级数收敛半径的概念，并掌握幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域的求法；了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质（和函数的连续性、逐项微分和逐项积分），会求一些幂级数在收敛区间内的和函数，并会由此求出某些常数项级数的和；了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件、掌握,sin ,cos x e x x ，ln(1)x +和(1)x α +的麦克劳林展开式，会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。 教学重点 ：幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域；,sin ,cos x e x x ，ln(1)x +和 (1)a α+的麦克劳林展开式。 教学难点：幂级数的收敛域及和函数。 教学时数：4 教学内容： 一、函数项级数的概念 1．函数项级数的定义 定义：设函数()(1,2,3 )n u x n =都在D 上有定义，则称表达式 1 2 1 ()()()n n u x u x u x ∞ ==++ ∑ 为定义在D 上的一个函数项级数， () n u x 称为通项，1 ()()n k k S x u x ∞ ==∑称为部分和函数． 2．收敛域 定义：设 1()n n u x ∞ =∑是定义在D 上的一个函数项级数，0 x D ∈，若数项级数01 ()n n u x ∞ =∑收 敛，则称0x 是1 ()n n u x ∞ =∑的一个收敛点．所有收敛点构成的集合称为级数的收敛域． 3．和函数 定义：设函数项级数 1 ()n n u x ∞ =∑的收敛域为I ，则任给x I ∈，存在唯一的实数()S x ， 使得1 ()()n n S x u x ∞ == ∑成立．定义域为I 的函数()S x 称为级数1 ()n n u x ∞ =∑的和函数．
一些常用函数及其泰勒(Taylor)展开式的图像
其中， 。 ! 4!3!21)(; ! 3!21)(; ! 21)(; 1)(;)exp(4 32443 23322211x x x x x P y x x x x P y x x x P y x x P y e x y x ++++==+++==++==+==== -3 -2-1 0123 -50 5 10 15 20 25 Figure 1 y=exp(x) and its Taylor expansion equation X Y
其中， 。 ! 7!5!3)(; !5!3)(; ! 3)(; )();sin(7 53775 35533311x x x x x P y x x x x P y x x x P y x x P y x y -+-==+-==-===== -4 -3-2-1 01234 -8-6-4-202468Figure 2 y=sin(x) and its Taylor expansion equation X Y
其中， 。 ! 8!6!4!21)(; !6!4!21)(; ! 4!21)(; !21)(); cos(8 642886 42664 2442 22x x x x x P y x x x x P y x x x P y x x P y x y +-+-==-+-==+-==-=== -4 -3-2-1 01234 -8-6 -4 -2 2 4 Figure 3 y=cos(x) and its Taylor expansion equation X Y
其中， 。 4 32)(; 3 2)(; 2 )(; )();1ln(4 32443 23322211x x x x x P y x x x x P y x x x P y x x P y x y -+-==+-==-====+= -1 -0.50 0.51 1.52 -3-2 -1 1 2 3 Figure 4 y=ln(x) and its Taylor expansion equation X Y
幂级数及泰勒展开习题解答
一、求下列幂级数的收敛区间 1. 12(21) n n x n n ∞ =-∑ 解：12(21) lim lim 12(1)(21)n n n n a n n a n n +→∞ →∞-==++ 1R ?= 当1x =时，因 2111 2(21)2(1)n n n n n n =<-+-， 所以112(21) n n n ∞ =-∑收敛， 当1x =-时， 1 (1)2(21)n n n n ∞ =--∑绝对收敛， ? 收敛区间为[1,1]-。 2. 1 n n n -∞ = 解：11 lim 2n n n n n a a -+→∞== 2R ?= 当2x = 时，1 n n ∞ =为收敛的交错级数， 当2x =-时， 111 n n n n -∞ ∞===-发散， ? 收敛区间为(2,2]-。 3. 1(1)32n n n n n n x x ∞ =?? -+???? ∑ 解：11 1 1 (1)32lim lim 3(1)32n n n n n n n n n n a a ++++→∞ →∞-+==-+ 13R ?=， 当13x =±时，通项不趋于零，? 收敛区间为11,33?? - ??? 。
4. 1 (23)(1)21n n n x n ∞ =---∑ 解：121lim lim 121 n n n n a n a n +→∞ →∞-==+ 1R ?= 故当231x -<，即12x <<时级数绝对收敛。 当1x =时， 11(1)(1)11 1, 21212-1 2n n n n n n n n ∞ ∞==--??=> ?--??∑∑发散， 当2x =时， 1 (1)21n n n ∞ =--∑为收敛的交错级数， ? 收敛区间为(1,2]。 5. 1 ln(1) (1)1n n n x n ∞ =+-+∑ 解：1ln(2)(1)lim lim 1(2)ln(1) n n n n a n n a n n +→∞ →∞++==++ 1R ?= 故当11x -<，即02x <<时级数绝对收敛。 当0x =时，因为 1 ln(1)ln lim lim lim 01 1n x x n x x n x →∞→+∞→+∞+===+， 2 ln 1ln ln(2)ln(1) ()()0() 3 21 x x n n f x f x x e n x x n n -++'=?=<>?≥<++时， 所以 1 (1)ln(1) 1n n n n ∞ =-++∑收敛， 当2x =时，因为当2n ≥时ln(1)11 112n n n n +>> ++ 所以1 ln(1)1n n n ∞ =++∑发散， ? 收敛区间为[0,2)。 6. 21 1 (1)(1)4n n n n x n ∞ -=--∑
泰勒展开式
函数的幂级数展开式 通过前面的学习我们看到，幂级数不仅形式简单，而且有一些与多项式类似的性质。而且我们还发现有一些可以表示成幂级数。为此我们有了下面两个问题： 问题1：函数f(x)在什么条件下可以表示成幂级数 ； 问题2：如果f(x)能表示成如上形式的幂级数，那末系数c n(n=0,1,2,3,…)怎样确定？ 下面我们就来学习这两个问题。 泰勒级数我们先来讨论第二个问题.假定f(x)在a的邻区内能表示成 这种形式的幂级数，其中a是事先给定某一常数，我们来看看系数c n与f(x)应有怎样的关系。 由于f(x)可以表示成幂级数，我们可根据幂级数的性质，在x=a的邻区内f(x)可任意阶可导.对其幂级数两端逐次求导。得： ， ， ……………………………………………… ， ……………………………………………… 在f(x)幂级数式及其各阶导数中，令x=a分别得： 把这些所求的系数代入得： 该式的右端的幂级数称为f(x)在x+a处的泰勒级数. 关于泰勒级数的问题 上式是在f(x)可以展成形如的幂级数的假定下得出的.实际上，只要f(x)在x=a处任意阶可导，我们就可以写出函数的泰勒级数。
问题：函数写成泰勒级数后是否收敛？是否收敛于f(x)？ 函数写成泰勒级数是否收敛将取决于f(x)与它的泰勒级数的部分和之差 是否随n→＋∞而趋向于零.如果在某一区间I中有那末f(x)在x=a处的泰勒级数将在区间I中收敛于f(x)。此时，我们把这个泰勒级数称为函数f(x)在区间I中的泰勒展开式. 泰勒定理 设函数f(x)在x=a的邻区内n+1阶可导，则对于位于此邻区内的任一x，至少存在一点c,c 在a与x之间，使得： 此公式也被称为泰勒公式。(在此不加以证明） 在泰勒公式中，取a=0，此时泰勒公式变成： 其中c在0与x之间, 此式子被称为麦克劳林公式。 函数f(x)在x=0的泰勒级数称为麦克劳林级数.当麦克劳林公式中的余项趋于零时，我们称相应的泰勒展开式为麦克劳林展开式. 即： 几种初等函数的麦克劳林的展开式 1.指数函数e x 2.正弦函数的展开式
第四章 解析函数的幂级数表示法解剖
第四章 解析函数的幂级数表示法 级数也是研究解析函数的一个重要工具，这部分内容大都是数学分析中的内容的平移推广。 第一节 复级数的基本性质（1） 教学课题：第一节 复级数的基本性质（1） 教学目的：1、理解复级数敛、散、和的定义并掌握收敛性的刻画定理； 2、掌握复级数的绝对收敛性的概念及其判别法； 3、切实了解复函数项级数收敛与一致收敛的定义； 4、掌握柯西—一致收敛准则和优级数准则； 5、掌握复连续函数项级数的性质，并充分了解复函数级数的内闭一致收敛性。 6、了解关于解析函数项级数的威尔斯特拉斯定理。 教学重点：复级数敛、散、和的定义并掌握收敛性的刻画定理； 教学难点：复函数级数的内闭一致收敛性。 教学方法：启发式 教学手段：多媒体与板书相结合 教材分析：复级数也是研究解析函数的一种重要工具，它是我们根据原来函数项级数的内闭一致收敛对级数进行分析性质的研究。 教学过程： 1、复数项级数和复数序列： 1.1复数序列及其敛散性 复数序列就是： ,...,...,,222111n n n ib a z ib a z ib a z +=+=+=在这里， n z 是复数， , Im ,Re n n n n b z a z ==一般简单记为 } {n z 。按照 |} {|n z 是有界或无界序列，我们也称 } {n z 为有 界或无界序列。 设0z 是一个复常数。如果任给0>ε，可以找到一个正数N ，使得当n>N 时 ε <-||0z z n ,
那么我们说}{n z 收敛或有极限0z ，或者说}{n z 是收敛序列，并且收敛于0z ，记作 lim z z n n =+∞ →。 如果序列}{n z 不收敛，则称}{n z 发散，或者说它是发散序列。 令ib a z +=0，其中a 和b 是实数。由不等式 ||||||||||0b b a a z z b b a a n n n n n -+-≤-≤--及 容易看出，0lim z z n n =+∞ →等价于下列两极限式： ,lim ,lim b b a a n n n n ==+∞ →+∞ → 因此，有下面的注解： 注解1、序列}{n z 收敛（于0z ）的必要与充分条件是：序列}{n a 收敛（于a ）以及序列}{n b 收敛（于b ）。 注解2、复数序列也可以解释为复平面上的点列，于是点列}{n z 收敛于0z ，或者说有极限点0 z 的定义用几何语言可以叙述为：任给0z 的一个邻域，相应地可以找到一个正整数N ，使得当n>N 时，n z 在这个邻域内。 注解3、利用两个实数序列的相应的结果，我们可以证明，两个收敛复数序列的和、差、积、商仍收敛，并且其极限是相应极限的和、差积、商。 1.2 复数项级数及其敛散性 复数项级数就是 ......21++++n z z z 或记为∑∞+=1 n n z ，或∑n z ，其中n z 是复数。定义其部分和序列为： n n z z z +++=...21σ 如果序列{}n σ收敛，那么我们说级数∑n z 收敛；如果 {}n σ的极限是σ， 那么说∑n z 的和是σ， 或者说 ∑n z 收敛于σ，记作 σ =∑∞ +=1 n n z ，
函数的幂级数展开
教案 函 数 的 幂 级 数 展 开 复 旦 大 学 陈纪修 金路 1． 教学内容 函数的幂级数（Taylor 级数）展开是数学分析课程中最重要的内容之一，也是整个分析学中最有力的工具之一。通过讲解将函数展开成幂级数的各种方法，比较它们的优缺点，使学生在充分认识函数的幂级数展开的重要性的基础上，掌握如何针对不同的函数选择最简单快捷的方法来展开幂级数，提高学生的计算与运算能力。 2．指导思想 （1）函数的幂级数（Taylor 级数）展开作为一个强有力的数学工具，在分析学中占有举足轻重的地位。通常的数学分析教科书往往注重于讲解幂级数的理论，而忽视了讲解将函数展开成幂级数的方法，这样容易造成学生虽然掌握了幂级数的基本理论，但在实际计算中，即使对于一个很简单的函数，在求它的幂级数展开时也会感到很困难，这种状况必须加以改变。 （2）求函数的幂级数展开是每个数学工作者时时会碰到的问题，虽然我们有函数的幂级数展，但一般来说，直接利用（*）式来求函数的幂级数展开往往很不因此有必要向学生介绍一些方便而实用的幂级数展开方法，提高学生的实际计算能力， 3. f (x )在 x 0 的某个邻域O (x 0, r )中能级数： （*).,(0r x O (1) x ∈(-∞, +∞)。 (2) =+0 !)12(n n )!12() 1(!5!31253+-+-+-=+n x x x x n n + …, x ∈(-∞, + ∞)。 (3) f (x ) = cos x = ∑∞ =-02! )2()1(n n n x n )! 2()1(!4!21242n x x x n n -+-+-= + …, x ∈(-∞, + ∞)。
幂级数及泰勒展开习题解答
幂级数及泰勒展开 一、求下列幂级数的收敛区间 1. 1 2(21)n n x n n ∞ =-∑ 解：12(21) lim lim 12(1)(21) n n n n a n n a n n +→∞ →∞-==++ 1R ?= 当1x =时，因 2111 2(21)2(1)n n n n n n =<-+-， 所以1 12(21)n n n ∞ =-∑收敛， 当1x =-时， 1(1)2(21) n n n n ∞ =--∑绝对收敛， ? 收敛区间为[1,1]-。 2. 1 n n n -∞ = 解：11 lim 2n n n n a a +→∞== 2R ?= 当2x = 时，1 n n ∞ =为收敛的交错级数， 当2x =-时， 111 n n n n -∞ ∞===-发散， ? 收敛区间为(2,2]-。 3. 1(1)32n n n n n n x x ∞ =?? -+???? ∑ 解：11 1 1 (1)32lim lim 3(1)32 n n n n n n n n n n a a ++++→∞ →∞-+==-+ 13R ?=， 当13x =±时，通项不趋于零，? 收敛区间为11,33?? - ??? 。
4. 1 (23)(1)21n n n x n ∞ =---∑ 解：121lim lim 121 n n n n a n a n +→∞ →∞-==+ 1R ?= 故当231x -<，即12x <<时级数绝对收敛。 当1x =时， 11(1)(1)11 1, 21212-1 2n n n n n n n n ∞ ∞==--??=> ?--??∑∑发散， 当2x =时， 1 (1)21n n n ∞ =--∑为收敛的交错级数， ? 收敛区间为(1,2]。 5. 1 ln(1) (1)1n n n x n ∞ =+-+∑ 解：1ln(2)(1)lim lim 1(2)ln(1) n n n n a n n a n n +→∞ →∞++==++ 1R ?= 故当11x -<，即02x <<时级数绝对收敛。 当0x =时，因为 1 ln(1)ln lim lim lim 01 1n x x n x x n x →∞→+∞→+∞+===+， 2 ln 1ln ln(2)ln(1) ()()0() 3 21 x x n n f x f x x e n x x n n -++'=?=<>?≥<++时， 所以 1 (1)ln(1) 1n n n n ∞ =-++∑收敛， 当2x =时，因为当2n ≥时ln(1)11 112n n n n +>>++ 所以1 ln(1)1n n n ∞ =++∑发散， ? 收敛区间为[0,2)。 6. 211(1)(1)4 n n n n x n ∞ -=--∑
麦克劳林公式展开式
麦克劳林公式展开式 麦克劳林公式是泰勒公式的一种特殊形式。 麦克劳林简介 麦克劳林,Maclaurin(1698-1746), 是18世纪英国最具有影响的数学家之一。 1719年Maclaurin在访问伦敦时见到了Newton，从此便成为了Newton的门生。 1742年撰写名著《流数论》,是最早为Newton流数方法做出了系统逻辑阐述的著作。他以熟练的几何方法和穷竭法论证了流数学说，还把级数作为求积分的方法，并独立于Cauchy以几何形式给出了无穷级数收敛的积分判别法。他得到数学分析中著名的Maclaurin级数展开式，并用待定系数法给予证明。 他在代数学中的主要贡献是在《代数论》（1748，遗著）中，创立了用行列式的方法求解多个未知数联立线性方程组。但书中记叙法不太好，后来由另一位数学家Cramer又重新发现了这个法则，所以被称为Cramer法则。 Maclaurin的其他论述涉及到天文学，地图测绘学以及保险统计等学科，都取得了很多创造性的成果。 Maclaurin终生不忘牛顿Newton对他的栽培，死后在他的墓碑上刻有“曾蒙Newton的推荐”以表达他对Newton的感激之情。 麦克劳林bai级数”是“泰勒级数”的du特殊形式，是展开zhi 位置为0的泰勒dao级数）。
一阶导数，系数=1/(x+1)=1/(1+x0)。二阶导数，系数=-1/(1+x)^2=-1/(1+x0)^2 数学中，泰勒公式是一个用函数在某点的信息描述其附近取值的公式。如果函数足够平滑的话，在已知函数在某一点的各阶导数值的情况之下，泰勒公式可以用这些导数值做系数构建一个多项式来近似函数在这一点的邻域中的值。泰勒公式还给出了这个多项式和实际的函数值之间的偏差。
泰勒级数展开
泰勒级数展开若干方法 何琼（绍兴文理学院 数学系，浙江 绍兴 312000） 摘要： 泰勒级数的各项是由结构简单、性质明了的幂函数组成．把一个函数展开成泰勒级数或幂级数， 有着广泛的应用．本文对泰勒级数的若干展开方法进行探究、综述，有助于我们对这部分知识的深入理解． 关键词： 泰勒级数；幂级数；余项 §１ 引言 泰勒级数是数学分析中级数部分的重要内容，其主要内容包括两个方面：（１）幂 级数的收敛理论；（２）如何把一个函数展开成泰勒级数．本文是对后者进行较全面的归纳和总结．我们知道把一个函数展开成泰勒级数的方法大致上可分为两类，即直接展开法和间接展开法．直接展开法可按下列步骤进行： 第一步：求出函数的各阶导数;),(),("),(') (L L x f x f x f n 第二步：求函数?(χ)及其各阶导数在),(0x f ;),(),("),('0) (00L L x f x f x f n 第三步：写出泰勒级数 L L +?++?+ ?+n n x x n x f x x x f x x x f x f )(! )()(!2)("))((')(00)(2 00000 第四步：考察余项)(x R n 在0x 的某一领域)(0x U 内极限是否为零. 按照Taylor 定理，直接展开法是一种基本的方法，但有时是比较繁杂的方法，实际应用 中通常利用间接展开法. 1 代换法 这种方法的特点是：进行适当变量替换使得被展函数符合某个已知泰勒展开式．这是一种在实际应用中被广泛使用的间接展开法． 例1 求x e 处1=x 的泰勒级数 解 已知t e 在0=t 处的泰勒级数为 L L +++++=! !212n t t t e n t ， ),(+∞?∞∈x 而 11 1?+??==x x x e e e e 设1?=x t 代入（1）得 ∑∞ =?=0 !)1(n n x n x e e ， ),(+∞?∞∈x 2 等比级数求和法 利用公式 L L +++++=?n x x x x 2111 由于本公式应用广泛，所以专列一条.
第六节 泰勒公式与泰勒级数
§7.6 泰勒公式与泰勒级数 教学目的：掌握泰勒公式与TaylorTh ，了解函数的Taylor 级数与 Taylor 展式的关系. 重点：泰勒公式与泰勒定理成立的条件,理解泰勒公式的推导方法. 难点: 理解泰勒公式的推导方法. 教学方法：启发式讲授与指导练习相结合 教学过程： O 、近似表达函数的多项式的特性 无论是函数的性态还是近似计算，多项式函数总是比较简单.为此可以考虑在一个局部范围内用多项式来近似表示一个复杂函数 引例：当x 很小时，1x e x ≈+，设()x f x e =，1()1P x x =+，则 11(0)(0)1,(0)(0)1f P f P ''==== 若将2 1222()()1,(0)(0)1,()2 x x P x P x x f P P x e ''''=+==换成＋ 则与在0x =更为接近.猜想将1()()n P x P x 换成则在0x x =处两函数有 直到n 阶相同的导数，其在0x x =处接近的程度更高，即2 12! n x x x e x n ≈++ ++ .为用多项式表示更复杂的函数：设有函数 )(x f 在0x x =的某一邻域内有直到1n +阶的导数，令 )(x f ≈0100()()()n n n P x a a x x a x x =+-++- ，再令 )()(1 I D x f n +∈,),(0b a I x =∈, 若 () () 00()()k k n f x P x =,n k ,,1,0 =. （(0) (0) 00()()n f x P x =表示0k =的函数值相等）则 )(!10) (x f k a k k = （n k ,,1,0 =），于是 )(x f ≈0100()()()n n n P x a a x x a x x =+-++- . 证明：因0100()()()n n n P x a a x x a x x =+-++- , 10()()(1)n P x a x x O '=+-,20()2!()(1)n P x a x x O ''=+-…… , () 0()!()(1)k n k P x k a x x O =+- …… , () ()!n n n P x n a =,
常用十个泰勒展开公式
常用十个泰勒展开公式 常用泰勒展开公式如下:1、e^x=1+x+x^2/2!+x^3/3!+……+x^n/n!+……2、ln(1+x)=x-x^2/2+x^3/3-……+(-1)^(k-1)*(x^k)/k(|x|<1)3、sinx=x-x^3/3!+x^5/5!-……+(-1)^(k-1)*(x^(2k-1))/(2k-1)!+…….(- ∞ 阶导数)泰勒定理开创了有限差分理论，使任何单变量函数都可展成幂级数。 在数学中，泰勒公式是一个用函数在某点的信息描述其附近取值的公式。如果函数足够光滑的话，在已知函数在某一点的各阶导数值的情况之下，泰勒公式可以用这些导数值做系数构建一个多项式来近似函数在这一点的邻域中的值。 泰勒公式还对于此处，这里o(x^5)和o(x^6)都是可以的∵sinx继续往后展开的次数为x^7∴可以写o(x^5)，也可以写o(x^6)但是写o(x^6)对这个无穷小的阶更准确通常的展开是分别按x，x，x，..展开的∴如果展开到x^n，那么后面一般就写o(x^n)就可以了 简介 在数学上, 一个定义在开区间(a-r, a+r)上的无穷可微的实变函数或复变函数f的泰勒级数是如下的幂级数 这里，n!表示n的阶乘而f?(n)(a) 表示函数f在点a处的n阶导数。如果泰勒级数对于区间(a-r, a+r)中的所有x 都收敛并且级数的和等于f(x)，那么我们就称函数f(x)为解析的。当且仅当一个函数可以表示成为幂级数的形式时，它才是解析的。为了检查级数是否收敛于f(x)，我们通常采用泰勒定理估计级数的余项。上面给出的幂级数展开式中的系数正好是泰勒级数中的系数。 如果a= 0, 那么这个级数也可以被称为麦克劳伦级数。 泰勒级数的重要性体现在以下三个方面：首先，幂级数的求导和积分可以逐项进行，因此求和函数相对比较容易。第二，一个解析函数可被延伸为一个定义在复平面上的一个开片上的解析函数，并使得复分析这种手法可行。第三，泰勒级数可以用来近似计算函数的值。 对于一些无穷可微函数f(x) 虽然它们的展开式收敛，但是并不等于f(x)。例如，分段函数f(x) = exp(?1/x2) 当x ≠ 0 且f(0) = 0 ，则当x= 0所有的导数都为零，所以这个f(x)的泰勒级数为零，且其收敛半径为无穷大，虽然这个函数f仅在x= 0 处为零。而这个问题在复变函数内并不成立，因为当z沿虚轴趋于零时exp(?1/z2) 并不趋于零。 一些函数无法被展开为泰勒级数因为那里存在一些奇点。但是如果变量x是负指数幂的话，我们仍然可以将其展开为一个级数。例如，f(x) = exp(?1/x2) 就可以被展开为一个洛朗级数。 Parker-Sockacki theorem是最近发现的一种用泰勒级数来求解微分方程的定理。这个定理是对Picard iteration一个推广。 [编辑] 泰勒级数列表 下面我们给出了几个重要的泰勒级数。它们对于复参数x依然成立。 指数函数和自然对数: 第四节泰勒级数与幂级数 教学目得:理解幂级数收敛半径得概念,并掌握幂级数得收敛半径、收敛区间及收敛域得求法;了解幂级数在其收敛区间内得一些基本性质(与函数得连续性、逐项微分与逐项积分),会求一些幂级数在收敛区间内得与函数,并会由此求出某些常数项级数得与;了解函数展开为泰勒级数得充分必要条件、掌握,与得麦克劳林展开式,会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。教学重点:幂级数得收敛半径、收敛区间及收敛域;,与得麦克劳林展开式。 教学难点:幂级数得收敛域及与函数。 教学时数:4 教学内容: 一、函数项级数得概念 1.函数项级数得定义 定义:设函数都在上有定义,则称表达式 为定义在上得一个函数项级数,称为通项,称为部分与函数. 2.收敛域 定义:设就是定义在上得一个函数项级数,,若数项级数收敛,则称就是得一个收敛点.所有收敛点构成得集合称为级数得收敛域. 3.与函数 定义:设函数项级数得收敛域为,则任给,存在唯一得实数,使得成立.定义域为得函数称为级数得与函数. 二、幂级数 1.幂级数得定义 定义:设就是一实数列,则称形如得函数项级数为处得幂级数. 时得幂级数为. 2.阿贝尔定理 定理:对幂级数有如下得结论: ⑴如果该幂级数在点收敛,则对满足得一切得对应得级数都绝对收敛; ⑵如果该幂级数在点发散,则对满足得一切得对应得级数都发散. 例1:若幂级数在处收敛,问此级数在处就是否收敛,若收敛,就是绝对收敛还就是条件收敛？解:由阿贝尔定理知,幂级数在处收敛,则对一切适合不等式 (即)得该级数都绝对收敛.故所给级数在处收敛且绝对收敛. 3、幂级数收敛半径、收敛区间 如果幂级数不就是仅在处收敛,也不就是在整个数轴上收敛,则必定存在一个正数,它具有下述性质: ⑴当时,绝对收敛; ⑵当时,发散. 如果幂级数仅在处收敛,定义;如果幂级数在内收敛,则定义. 则称上述为幂级数得收敛半径.称开区间为幂级数得收敛区间. 4、幂级数收敛半径得求法 求幂级数得收敛半径 法一:⑴求极限 常用十个泰勒展开公式 泰勒公式，泰勒公式[1]真的非常有名，我相信上过高数课的一定都记得它的大名。即使你翘掉了所有的课，也一定会在考前重点里见过。 我对它的第一映像就是比较难，而且感觉没有太多意思，就是一个近似的函数而已。最近重温了一下有了一些新的心得，希望尽我所能讲解清楚。 泰勒公式的用途 在看具体的公式和证明之前，我们先来了解一下它的用途，然后带着对用途的理解再去思考它出现的背景以及原理会容易许多。这也是我自学这么久总结出来的规律。 泰勒公式本质解决的是近似的问题，比如说我们有一个看起来很复杂的方程，我们直接计算方程本身的值可能非常麻烦。所以我们希望能够找到一个近似的方法来获得一个足够近似的值。 从这里，我们得到了两个重点，一个是近似的方法，另一个是近似的精度。我们既需要找到合适的方法来近似，同时也需要保证近似的精度是可控的。否则一切都没有意义，结合实际其实很好理解，比如我们用机床造一个零件。我们都知道世界上不存在完美的圆，实际上我们也并不需要完美，但是我们需要保证偏差是可控的，并且在一定的范围内。泰勒公式也是一样，它既可以帮助我们完成近似，也可以保证得到的结果是足够精确的。 泰勒公式的定义 我们下面来看看泰勒公式的定义，我们已经知道了它的用途是求一个函数的近似值。但是我们怎么来求呢，其实一个比较朴素的思路是通过斜率逼近。 举个例子： 这是一张经典的导数图，从上图我们可以看到，随着Δx的减小，点P0 和P 也会越来越接近，这就带来了Δy 越来越接近Δx f'(x0)。 当然，当Δx 比较大的时候显然误差就会比较大，为了缩小误差，我们可以引入二阶导数、三阶导数以及高阶导数。由于我们并不知道函数究竟可以有多少阶导数，我们不妨假设f(x)在区间内一直有(n+1)阶导数，我们试着写出一个多项式来逼近原函数： 我们希望这个式子与原值的误差越小越好，究竟要多小才算足够好呢？数学家们给出了定义，希望它是常用泰勒公式()
第四节 泰勒级数与幂级数
常用十个泰勒展开公式