0到正无穷怎么写(幂级数求和:0到正无穷x^n/n+1怎么作,请赐教多谢)

1.幂级数求和:0到正无穷x^n/(n+1)怎么作,请赐教多谢

令a_n = x^n/(n+1)。严格来讲,这个题解法如下

(1)确定级数收敛域

用比值判别法

|a_{n+1}/a_n| = |x|(n+1)/n+2 -> |x| (n ->;∞)。因此当|x|<1时,级数绝对收敛。当|x| > 1时,级数发散。当x = -1时,级数为交错调和级数,收敛。当x = 1时,级数为调和级数,发散。故收敛域为-1 ≤ x < 1。

(2)根据定义,任意实数的0次幂等于1,0也不例外,即0^0 = 1。对于n > 0,有0^n = 0。显然S(0)=1。

令Sn(x)为前n项和,当x在[-1,1)内且x≠0时,有

Sn(x) = 1/x Σ{k=0,n} x^(k+1)/(k+1)

记fn(x) = Σ{k=1,n} x^(k+1)/(k+1),则Sn(x) = (fn(x)+x)/x。

dfn(x)/dx = Σ{k=1,n} d[x^(k+1)/(k+1)]/dx

= Σ{k=1,n} x^(k-1)

= (1-x^n)/(1-x)。

可见fn'(x) = (1-x^n)/[x(1-x)],根据牛顿-莱布尼兹公式,有

fn(x) - fn(0) = ∫{0,x} (1-t^n)/(1-t) dt

= ∫{0,x}1/(1-t) dt - ∫{0,x}t^n/(1-t) dt

= ln(1-x) - ∫{0,x} t^n/(1-t) dt

从而

Sn(x) = (ln(1-x) - ∫{0,x} t^n/(1-t) dt + fn(0) + x)/x= ln(1-x)/x + 1 + fn(0)/x - (1/x) ∫{0,x}t^n/(1-t) dt。易知对任意n>0,fn(0) = 0,故Sn(x) = ln(1-x)/x + 1 - (1/x) ∫{0,x} t^n/(1-t) dt。从而

S(x) = lim{n->;∞} Sn(x)

=lim{n->;∞} [ ln(1-x)/x + 1 - (1/x) ∫{0,x} t^n/(1-t) dt]

= ln(1-x)/x + 1 - lim{n->;∞}∫{0,x} t^n/(1-t) dt。

注意到当-1<x<1时,∫{0,x} t^n/(1-t) dt < |x| |x|^n -> 0 (n->;∞)。同时当x = -1时,也可证明∫{0,x} t^n/(1-t) dt -> 0 (n->;∞)(较复杂)。

故x在[-1,1)内且x≠0时,S(x) = ln(1-x)/x + 1,而S(0)=1。

0到正无穷怎么写

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