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下一节:三角函数的正交性

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幂级数求和课程教案、知识点、字幕

对幂级数来讲

除了我们讲过的

一个函数的幂级数展开之外

还有一个这个过程的逆过程

也就是说幂级数求和函数

也就是给一个幂级数

如果它是收敛的

要求这个幂级数的和函数

我们找几个例子来看一下

要求Σn从1到正无穷

x的n次方 n乘上n+1

这个幂级数收敛半径是等于1

这是我们可以算出来的

这个幂级数的收敛域

是在[-1,1]闭区间上

那么在[-1,1]这个闭区间上

我们假设它的幂级数的和函数

我们把它记成S(x)的话

我们在小一点的范围讨论

我们来看看 我们有的工具就是

除了一些代数工具之外

我们还有两个非常有用的工具

就是逐项积分和逐项求导数

我们求导数

在内部才可以求导数

所以我们在(-1,1)的内部

我们逐项求导数

逐项就导数就等于Σn从1到正无穷

x^n的导数就等于n乘上x^n-1

n和n抵消

所以x^n-1除以n+1

这是求导数

但是你再求导数的话你会发现

问题出来了

再求导数出来n-1

上下不能消掉了

那怎么办呢

我为了保证上下能消掉

我乘上一个x平方

逐项乘上x的平方

是不是变成x的n+1次方

我乘x平方的目的

就是要使得这两个数要一样

既然这样的话

我又可以求导数

S导数再求导数

就可以写成Σn从1到正无穷

x的n次方

这就是我们可以算的

我们把一个复杂的级数

通过逐项求导的方法

最后变成了一个很简单的级数

而这是一个等比级数

这个级数我们是会的

就等于x除上1-x

也就我们把S(x)本身看成不太容易

我们队S(x)做了一些包装

做了三次包装

第一次是求导数

第二次是乘x平方

第三次是再求导数

最后包装完了之后

构成了很简单的一个函数

最后我们要求S(x)

是不是要把包装一层一层去掉

一层一层去掉那么

x平方S(x)的导数就应该是等于

从0到x x除上1-x dx

加上 实际上还有加上

因为根据Newton-Leibniz公式的话

实际上加上这个函数在0点的取值

那么这个函数在0点

把x等于0朝里面一代自然是等于0

所以实际上就是加了一个0

那么这个积分我们积一下之后

我们可以发现它就等于

-x-ln(1-x)

这是我们可以算出来的

好 那么第二步

我们要去掉x平方这个包装

去掉x平方包装比较容易

S'(x)就等于

-x-ln(1-x)除以x的平方

那么S(x)仍然是求积分

从0到x 别写一样

负的t+ln(1-t)除以t的平方dt

实际上要假设S在0点的函数值

S在0点的函数值

大家想一想把x等于0朝里面一代

因为一次方二次方每一项都等于0

所以S在0点的函数值实际上就是等于0的

那么我们把这个积分积出来的话

我们最后可以得到和函数的值了

x分之ln(1-x)-ln(1-x)+1

所以我们把看上去不太容易的一个幂级数

通过不断的包装

我们最后可以把它和函数算出来

这是分母上有常数的这么一个函数

可以通过逐项求导把常数去掉

变成一个很简单的级数

最后我们可以求和

我们再来看一道例题

要求Σn从1到正无穷nx^n

那么我们来看看 这个收敛范围

收敛半径仍然是等于1

这时收敛域是(-1,1)

我们把这个函数的和函数在

(-1,1)上的值叫做S(x)的话

你再用逐项求导数是不是就出问题了

再做一次积分

本来是n变成n的平方

越做越麻烦

分子上有的话怎么办呢

用逐项求积分的办法来做

好 那么我们来看一看

S(x)就等于Σn从1到正无穷nx^n

我如果直接用逐项积分的话

你会发现这个n的常数是消不掉的

那怎么办呢

我除以一个x 变成n-1次方

然后再逐项积分

你会发现可以逐项积分

逐项积分之后就等于

Σn从1到正无穷x的n次方

为什么要除以一个x

因为除了一个x之后

这个x是n-1次方

前面有一个n

逐项积分正好把常数放下去变成它

就是为了这个目的

这个我们刚算过

不就等于x除上1-x

所以我们对S(x)这个函数做了两次包装

第一次是除了一个x

第二次做了一次逐项积分

最后我们把它变成一个很简单的函数项级数

最后我们把这个和函数求出来

所以下面要做的事情就是把包装去掉

S(x)除以x就可以写成是

x除上1-x 它的导数

所以S(x)就等于把x乘过去

x除上1-x的导数

最后我们可以简单算一下

就等于x除以1-x括弧的平方

所以这是我们如何来处理

分子上的n常数n

所以分子和分母我们都可以用

逐项求导或者逐项积分的办法

把它处理掉

把一个看上去复杂一点的幂级数

通过这些逐项求导 逐项积分

或者通过代数方法

把它变成简单的幂级数

简单到什么程度

简单到那个幂级数的和函数

我们可以马上算出来的

那么我们把包装完了之后

算出来之后

我们把S(x)一层一层去除包装

我们最后把S(x)它本身的

和函数最后给它算出来

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

幂级数求和笔记与讨论

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