数学分析课件函数的幂级数.ppt

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1、2 函数的幂级数展开,由泰勒公式知道,可以将满足一定条件的函数表示为一个多项式与一个余项的和.如果能将一个满足适当条件的函数在某个区间上表示成一个幂级数,就为函数的研究提供了一种新的方法.,返回,二、初等函数的幂级数展开式,一、泰勒级数,一、泰勒级数,在第六章3的泰勒定理中曾指出,若函数f在点x0,的某邻域内存在直至n+1阶的连续导数,则,这是泰勒公式带来的重要结论.,可以由函数 f 得到一个幂级数,所要着重讨论的问题.请先看一个例子.,例1 由于函数,二段末尾),即,上例说明,具有任意阶导数的函数,其泰勒级数并不,都能收敛于该函数本身,哪怕在很小的一个邻域内.,那么怎样的函数,其泰勒级数才能

2、收敛于它本身呢?,本定理的证明可以直接从第六章3泰勒定理推出.,勒级数,并称等式,开式.,由级数的逐项求导性质可得:,即幂级数展开式是惟一的.,这时(3)式就变成,称为麦克劳林级数.,从定理14.11知道,余项对确定函数能否展开为幂级,积分型余项、拉格朗日型余项和柯西型余项,以便,于后面的讨论.它们分别是,二、初等函数的幂级数展开式,例2 求k次多项式函数,的幂级数展开式.,解 由于,即多项式函数的幂级数展开式就是它本身.,例3 求函数 f(x)=ex 的幂级数展开式.,解,显见,对任何实数 x,都有,例4,林级数:,例5,用柯西型余项.此时有,处的泰勒展开式:,其收敛域为,到 f 的展开式,

3、这已在前面例2中讨论过.,考察它的柯西型余项,由比式判别法,于,1,所以在,论如下:,对于收敛区间端点的情形,与 的取值有关,其结,一般来说,只有比较简单的函数,其幂级数展开式能,直接从定义出发,并根据定理14.11求得.更多的情,况是从已知的展开式出发,通过变量代换、四则运,算或逐项求导、逐项求积等方法,间接地求得函数,的幂级数展开式.,注 求一个函数的幂级数展开式就是确定该幂级数,各项的系数,根据展开式的惟一性,不管用什么方,法得到的系数都是一样的.这就是间接展开的根据.,的展开式:,由此可见,熟练掌握某些初等函数的展开式,对求,其他一些函数的幂级数展开式是非常方便和有用的,特别是例3 例7 的结果,对于今后用间接方法求幂,级数展开十分方便.,式.,用类似方法可得,.(13),大家一定非常熟悉三角函数表和对数表,但这些表,是怎样制作出来的呢?,.为了误差小于0.0001,就必须计算,级数前10000 项的和,收敛得太慢.为此在(13)式中,估计余项:,因此,最后举例说明怎样用幂级数形式表示某些非初等函,数,这是幂级数特有的功能.,例10 用间接方法求非初等函数,的幂级数展开式.,F(x)用上述级数的部分和逐项逼近的过程,示于,下图:,复习思考题,论),