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文档简介

1第四节两类问题:在收敛域内和函数求和展开本节内容:一、泰勒(Taylor)级数二、函数展开成幂级数函数展开成幂级数第十二章2一、泰勒(Taylor)

级数

其中(

在

x

与x0

之间)称为拉格朗日余项.则在复习:

f(x)的n

阶泰勒公式若函数的某邻域内具有n+1阶导数,该邻域内有:3为f(x)

的泰勒级数

.则称当x0=0

时,泰勒级数又称为麦克劳林级数

.1)对此级数,它的收敛域是什么？2)在收敛域上,和函数是否为f(x)?待解决的问题:若函数的某邻域内具有任意阶导数,4定理1各阶导数,则f(x)在该邻域内能展开成泰勒级数的充要条件是

f(x)的泰勒公式余项满足:证明令设函数f(x)在点x0的某一邻域内具有5定理2若f(x)能展成x

的幂级数,唯一的,且与它的麦克劳林级数相同.证

设f(x)所展成的幂级数为则显然结论成立

.则这种展开式是目录6二、函数展开成幂级数

1.直接展开法由泰勒级数理论可知,第一步求函数及其各阶导数在x=0处的值;第二步写出麦克劳林级数,并求出其收敛半径R;第三步判别在收敛区间(－R,R)内是否为骤如下:展开方法直接展开法—利用泰勒公式间接展开法—利用已知其级数展开式0.

的函数展开7例1

将函数展开成x

的幂级数.解

其收敛半径为

对任何有限数

x

,其余项满足(

在0与x之间)故得级数

?考察级数8故考察级数收敛,9例2

将展开成x

的幂级数.解

得级数:其收敛半径为

对任何有限数

x,其余项满足10对上式两边求导可推出:11例3

将函数展开成x

的幂级数,其中m为任意常数.

解

易求出

于是得级数由于级数在开区间(－1,1)内收敛.

因此对任意常数m,

12推导推导则为避免研究余项,设此级数的和函数为13称为二项展开式

.说明：(1)在x＝±1

处的收敛性与

m

有关.(2)当m

为正整数时,级数为x

的m

次多项式,上式就是代数学中的二项式定理.由此得

14对应的二项展开式分别为15例3

附注162.

间接展开法利用一些已知的函数展开式及幂级数的运算性质,例4

将函数展开成x

的幂级数.解

因为把x

换成,得将所给函数展开成幂级数.17展开成x

的幂级数.解

从0到x

积分,得连续,

为上式右端的幂级数在x

＝1

收敛,所以展开式对x

＝1

也是成立的,于是收敛域例5

将函数注意：经过求导或求积后得到的展式,端点处的情况.必须考虑利用此题可得18例6

将展成解

的幂级数.19例7

将展成x－1的幂级数.解目录结束20内容小结1.函数的幂级数展开法(1)直接展开法—利用泰勒公式;(2)间接展开法—利用幂级数的性质及已知展开2.常用函数的幂级数展开式式的函数.作业：9~13目录结束21当m=–1

时目录结束22思考与练习1.函数处“有泰勒级数”与“能展成泰勒级数”有何不同?提示:

后者必需证明前者无此要求.2.如何求的幂级数?提示:目录结束23

1将函数展开成的幂级数.练习2将函数展开成的幂级数.3

将函数展开成的幂级数.4

将函数展开成的幂级数.12答案目录结束243

将函数展开成的幂级数.解由得4

将函数展开成的幂级数.解由得目录

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