求幂级数∞∑n=1((-1)^n*x^n/n)的和函数并求级数∞∑n=1(-1)^n/n的和
时间: 2024-01-02 17:02:58 浏览: 195
第一个问题:求幂级数∞∑n=1((-1)^n*x^n/n)的和函数。
该幂级数的通项公式为:a_n = (-1)^n * x^n / n。
我们可以先求出该级数的收敛半径:
根据比值判别法:
lim┬(n→∞)〖|a_(n+1)/a_n|〗=lim┬(n→∞)|(-1)^(n+1) * x^(n+1) / (n+1) * n| / |(-1)^n * x^n / n|
= lim┬(n→∞)|(-1) * x / (n+1)| = 0
因此,该级数的收敛半径为∞,即在整个实数范围内收敛。
接下来,我们可以对该级数进行求和。由于该级数的通项公式为a_n = (-1)^n * x^n / n,我们可以写出该级数的和函数为:
f(x) = ∑┬(n=1)^(∞)〖(-1)^n * x^n / n〗
对其进行求导,得到:
f'(x) = ∑┬(n=1)^(∞)(-1)^n * x^(n-1) = ∑┬(n=0)^(∞)(-1)^n * x^n
该级数在|x|<1时收敛,因此f(x)在该区间内连续可导。我们可以对f'(x)进行求和,得到:
f'(x) = 1/(1+x)
对其进行积分,得到:
f(x) = ln(1+x) + C
由于当x=0时f(x)=0,因此我们可以解出常数C=-ln(2)。
因此,该级数的和函数为:
f(x) = ln(1+x) - ln(2)
第二个问题:求级数∞∑n=1(-1)^n/n的和。
该级数的通项公式为:a_n = (-1)^n / n。
我们可以使用莱布尼茨判别法来判断该级数的收敛性:
当n为偶数时,a_n = 1/n > 0;
当n为奇数时,a_n = -1/n < 0。
因此,该级数是一个交错级数。
由于该级数的通项公式满足单调递减和趋于零的条件,因此该级数收敛。
根据莱布尼茨判别法,该级数的和的绝对值不超过第一项的绝对值,即:
|∑┬(n=1)^(∞)(-1)^n / n| ≤ 1/1 = 1
因此,该级数的和的绝对值不超过1。又因为该级数是交错级数,因此其和的误差不超过其第一项的绝对值,即:
|∑┬(n=1)^(∞)(-1)^n / n - ln(2)| ≤ 1/1 = 1
因此,该级数的和为-ln(2)的近似值,其误差不超过1。
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