n(n+1)x^n,n从1趋近无穷,求该幂级数的和函数
时间: 2024-03-14 16:49:16 浏览: 719
为了求这个幂级数的和函数,我们可以使用幂级数求和的方法。具体来说,我们可以对该幂级数进行求导,得到:
S(x) = ∑[n=1,∞] n(n+1)x^n
S'(x) = ∑[n=1,∞] n(n+1)x^(n-1)
= ∑[n=0,∞] (n+1)(n+2)x^n
注意到上面的求和符号是从n=0开始的,因此我们可以将其重新表示为:
S'(x) = ∑[n=0,∞] (n+1)(n+2)x^n
= ∑[n=0,∞] (n^2 + 3n + 2)x^n
= ∑[n=0,∞] n^2x^n + 3∑[n=0,∞] nx^n + 2∑[n=0,∞] x^n
现在我们需要分别求出三个幂级数的和函数,即:
F(x) = ∑[n=0,∞] n^2x^n
G(x) = ∑[n=0,∞] nx^n
H(x) = ∑[n=0,∞] x^n
对于F(x),我们可以将其看作是x的一个二阶导数,因此有:
F(x) = x(d^2/dx^2)(∑[n=0,∞] x^n)
= x(d^2/dx^2)(1/(1-x))
= 2x/(1-x)^3
对于G(x),我们可以将其看作是x的一阶导数,因此有:
G(x) = x(d/dx)(∑[n=0,∞] x^n)
= x(d/dx)(1/(1-x))
= 1/(1-x)^2
对于H(x),我们有:
H(x) = ∑[n=0,∞] x^n
= 1/(1-x)
现在我们可以将S'(x)表示为:
S'(x) = F(x) + 3G(x) + 2H(x)
= 2x/(1-x)^3 + 3/(1-x)^2 + 2/(1-x)
对S(x)进行积分,得到:
S(x) = -2ln(1-x)/(1-x)^2 - 3/(1-x) - 2ln(1-x) + C
其中C为常数。由于S(0) = 0,我们有C = 0,因此:
S(x) = -2ln(1-x)/(1-x)^2 - 3/(1-x) - 2ln(1-x)
因此,原幂级数的和函数为S(x)。
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