考研數(shù)學無窮級數(shù)之冪級數(shù)的和函數(shù)的求法

　　數(shù)學復習:2018考研數(shù)學復習指導攻略(全)

　　考研數(shù)學在考試中所占比例比較大，是考試復習的重點內容，2018年考研的同學一定要對這部分知識必須“吃懂”、“吃透”，以下是跨考網(wǎng)老師為大家整理的：考研數(shù)學無窮級數(shù)之冪級數(shù)的和函數(shù)的求法，希望對大家的復習有所幫助。

　　1、等差數(shù)列

　　2、等比數(shù)列

　　這個你是知道的。。。當時解決N項數(shù)列和的公式你一定是記得的!1、等差數(shù)列Sn=n(a1+an)/2 或Sn=[2na1+n(n-1)d]/2 注：an=a1+(n-1)d

　　轉換過程：Sn=n(a1+an)/2=n{a1+[a1+(n-1)d]}/2=n[2a1+(n-1)d]/2=[2na1+n(n-1)d]/2

　　2、等比數(shù)列Sn=n*a1 (q=1) Sn=a1(1-q^n)/(1-q) =(a1-an*q)/(1-q) (q≠1) (n為比值，a為項數(shù))

　　你知道這兩個就證明冪級數(shù)你學是一點問題都沒有了(高數(shù)上你高懂的情況下)

　　那現(xiàn)在問題是你不知道為什么要逐項求導和逐項積分了!

　　聽好了，以前初等數(shù)學就是用一些初等變換去對式子變形——比如把原式變成兩個等比或者等差數(shù)列，然后用等比等差數(shù)列求和公式求出原式的N項和。

　　現(xiàn)在高等數(shù)學就不好搞了，就不能用一些初等變換(比如分母有理化，比如分子加一減一等等)的方式去分成幾項有規(guī)律的數(shù)列了，那么，我們現(xiàn)在怎么辦?要回到高中我們就只有求神了。但是，當我們現(xiàn)在學了高等數(shù)學后，我們就可以通過求導或者積分的方式把他變成我們所了解的等比和等差數(shù)列了，那多爽，是吧!通過求導就回到高中!

　　不要去想什么逐項求導和逐項積分亂七八糟的，其實就是對通項求導或者積分。

　　先說求導：目的就是把我們不論用初等數(shù)學怎么變化都不能變成等比數(shù)列的式子變成等比數(shù)列!

　　注意觀察：例如：S(X)=∑(2~無窮){[(-1)^n][x^(n-1)]/n-1}這個式子你用高中的方法去分成幾項等比數(shù)列嘛，你一定會很悲劇的。通過觀察：求一次導x^(n-1)的導數(shù)不就是(n-1)[x^(n-2)],分子的n-1不是可以和分母的n-1約掉啊!( 注意了哈：逐項求導說的十分猥瑣，其實就是對∑(2~無窮){[(-1)^n][x^(n-1)]/n-1} 求導 ) 求導你要這樣想n是常數(shù)，X是變量，對X求導(其實N就是常數(shù)，我怕你搞錯了，我現(xiàn)在沒有辦法知道你的基礎，所以當高中生在教)。求導以后的數(shù)列變成∑(2~無窮){[(-1)^n][x^(n-2)]， 求了導之后你展開：把N=2帶進去等于1 把N等于3帶進去等于(-X) 把N等于4帶進去等于(X^2) 把5帶進去等于(-x^3).......發(fā)現(xiàn)沒有，求導之后的通項居然是個 q=(-x) a1=1 的等比數(shù)列!那我們的目的達到了!這個等比數(shù)列的求和公式Sn=a1(1-q^n)/(1-q) 得：1/(1+x) |x|<1才收斂哈!不然考試不寫|x|<1要扣粉的哈!求導之后的通項的和我們求到了 1/(1+x) |x|<1 那是不是我們要積分一次才是原來的題目啊!求導和積分是逆運算的嘛!S(X)=S(0)+ 1/(1+T)求積分(從0到X)=ln(1+x) |x|<1

　　其實求導的目的就是把式子變成我們可以處理的等比數(shù)列，再求和，最后把和積分回來就對了，說的這樣深邃!

　　再說為什么要積分：目的還是把式子變成我們可以處理的等比數(shù)列!什么逐項積分!說的太猥瑣了，其實就是對通項積分，把式子能展開成等比數(shù)列就對了!NND不說猥瑣點難道就體現(xiàn)不出編教材的人的水平嗎? 看著啊，我現(xiàn)在就按照同濟教材的立體為例子：給你玩一下：∑(1~無窮) n(x^n-1)

　　解：S(x)=∑(1~無窮) n(x^n-1) 的和函數(shù)仔細觀察：(x^n-1)積分是不是分母出現(xiàn)了n ,正好和分子的n越掉。直接對)∑(1~無窮) n(x^n-1) 積分哈~~~不要考慮什么逐項積分，從此你就當沒有聽過逐項積分這種說法。積分后就變成 ∑(x^n)，原式是沒有辦法處理的，但是有了這個式子之后，展開把N=(1、2、3、4。。。。)帶入就發(fā)現(xiàn)是個很標準的q=x的等比數(shù)列了。這個等比數(shù)列求和為：x/(1-x)。 x/(1-x)是積分后的和哈，那要求原來的和簡單嘛，求一次導就對了：1/[1-x)^2]

　　總結：原式我不能處理怎么辦，求導或者積分后變成等比數(shù)列，我求和，求完了積分或者求導回去就對了!

　　注意：不光是處理成等比數(shù)列!那是在高中!現(xiàn)在給你增加幾個數(shù)列!說白了，你只要通過求導或者積分后變成這些數(shù)列都是可以求和的，記得再變回去!e^x

　　= 1+x+x^2/2!+x^3/3!+...+x^n/n!+... ln(1+x)= x-x^2/3+x^3/3-...(-1)^(k-1)*x^k/k+... (|x|<1) sin x = x-x^3/3!+x^5/5!-...(-1)^(k-1)*x^(2k-1)/(2k-1)!+... (-∞

　　求導或者積分后你要展開觀察是什么數(shù)列，只要是等號右邊的東西，你就直接得到他的和是等號左邊了，再記得變回去!

　　什么逐項求導和逐項積分，太惡心了!以后等你搞傅里級數(shù)的時候還有一些書上寫的多深邃，其實簡單的初中生都能搞的明白的東西。。。。書上寫的巨惡心，其實就是三角變換一次，一次不行就兩次。。。。。 lim(n->無窮) [a1(1-q^n)/(1-q) =lim(n->無窮) {[a1/(1-q)]-a1(q^n)/(1-q)} 因為當|q|<1時 lim(n->無窮)(q^n)=0 所以lim(n->無窮) [a1(1-q^n)/(1-q)=a1/(1-q