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简答题
求下列级数的收敛域。
(Ⅰ)$\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^n \frac{x^n}{n}$
(Ⅱ)$\sum_{n=0}^{\infty} x^{n}$
(Ⅲ)$\sum_{n=0}^{\infty} n x^{n}$
(Ⅳ)$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{x^{n}}{n}$
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答案:
解析:
(Ⅰ) 对于级数$\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^n \frac{x^n}{n}$,由于存在$(-1)^n$的符号变化,我们需要分别考虑$x$在区间$(-1, 1)$和$(1, +\infty)$上的情况。利用泰勒级数展开式,我们可以得到级数的收敛半径为$R=1$,因此级数的收敛域为$[-1, 1]$。
(Ⅱ) 对于级数$\sum_{n=0}^{\infty} x^{n}$,这是一个等比数列求和的形式。当$x \neq 0$时,该级数总是收敛的。因此,级数的收敛域为全体实数集。
(Ⅲ) 对于级数$\sum_{n=0}^{\infty} n x^{n}$,该级数的收敛情况与幂级数$\sum_{n=0}^{\infty} x^{n}$相同。因此,级数的收敛点只有一个,即$x=0$。对于其他值,级数都是发散的。因此,级数的收敛点为$x=0$。
(Ⅳ) 对于级数$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{x^{n}}{n}$,该级数是函数$f(x)=\ln(1+x)$的泰勒展开式在区间$[-\epsilon, \epsilon]$上的部分和。因此,只要保证$-1 < x < 1$且$x \neq 0$,该级数都是收敛的。因此,级数的收敛域为全体实数集,但需要注意当$x=0$时,级数为常数项,不影响收敛性。
创作类型:
原创
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