求大侠帮帮忙一道简单的幂级数的和函数题!

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/21 06:23:03
帮帮忙一道简单的幂级数的和函数题!(刚学不太懂,请写一下大概过程.)
∑(n=1->∞) [x^n]/[n*3^(n-1)]
答案:ln3-3ln|3-x|,x(-[-3,3).

解的过程如下:
∑[x^n]/[n*3^(n-1)],(n=1→∞)
=3∑[(x/3)^n/n],(n=1→∞)
当|x|>3时,级数发散;
当x=3时,级数发散;
当x=-3时,3∑[(x/3)^n/n]=-3ln2;
当|x|<3时,
令f(x)=3∑[(x/3)^n/n],(n=1→∞)
则f'(x)=∑(x/3)^(n-1),(n=1→∞)
f(x)=∫f'(x)dx,{0→x}
而f'(x)=∑(x/3)^(n-1),(n=1→∞)
=[1-(x/3)^n]/[1-(x/3)],(n=1→∞)
=3/(3-x)
所以
f(x)=3∫dx/(3-x),{0→x}
=-3∫d(3-x)/(3-x),{0→x}
=-3ln(3-x),{0→x}
=-3[ln(3-x)-ln(3-0)]
=3ln3-3ln(3-x)
考虑到x=-3时,3∑[(x/3)^n/n]=-3ln2满足上式,
所以
∑[x^n]/[n*3^(n-1)],(n=1→∞)
=3ln3-3ln(3-x),x∈[-3,3)

设t=x/3,则∑[x^n]/[n*3^(n-1)] =3×∑[t^n/n]
先求得幂级数∑[t^n/n]的收敛半径R=1
当t=1时,级数变为∑[1/n],发散;当t=-1时,级数变为∑[(-1)^n/n],由莱布尼兹判别法,级数收敛.
所以级数的收敛域是[-1,1)
设∑[t^n/n]的和函数是s(t),逐项求导得
s'(t)=∑(n=1→∞) [t^(n-1)]=1/(1-t),-1<t<1
积分得s(t)=-ln(1-t),-1≤t<1

将t=x/3回代得原幂级数的收敛域是[-3,3),和函数是-ln(1-(x/3))=ln3-ln(3-x)