⑦证明:不存在一个函数f(z),在z=0附近解析,并满足下列条件: f(xn)= 1+(-1) ^n/n=1,2,… n . 其中xn≠0,满足xn不为0(n→∞).
时间: 2024-04-05 08:33:26 浏览: 17
我们假设存在这样的函数 $f(z)$,并设它在 $z=0$ 的邻域内的 Taylor 展开式为:
$$f(z)=\sum_{n=0}^\infty c_n z^n$$
根据题目条件,我们有 $f(x_n)=1+(-1)^n/n$,其中 $x_n\neq 0$ 且 $x_n\to 0$。因此,我们可以得到:
$$c_0=1,\qquad c_n x_n^n=\frac{(-1)^n}{n}-\sum_{k=0}^{n-1} c_k x_n^k$$
注意到 $x_n\to 0$,因此对于任何固定的正整数 $m$,当 $n$ 充分大时,$|x_n|^m$ 都会比 $1/n$ 更小。因此,我们可以将上面的等式两边同时乘以 $x_n^m$,并取 $n\to\infty$ 的极限,得到:
$$c_m=0$$
这说明 $f(z)$ 实际上只有常数项,即 $f(z)=1$。然而,这与 $f(x_n)=1+(-1)^n/n$ 相矛盾。因此,假设不成立,不存在这样的函数 $f(z)$。
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⑦证明:不存在一个函数f(z),在z=0附近解析,并满足下列条件: f(In)= 1+(-1) n=1,2,… n . 其中xn≠0,满足xn→0(n→∞).
首先我们可以注意到,当 $n$ 为奇数时,$f(\mathrm{i}n)=0$,而当 $n$ 为偶数时,$f(-\mathrm{i}n)=0$。因此,$f(z)$ 在实轴上必有无穷多个零点。
接下来我们假设存在这样的函数 $f(z)$,并设它在 $z=0$ 的邻域内的 Laurent 展开式为:
$$f(z)=\sum_{n=-\infty}^\infty c_n z^n$$
因为 $f(z)$ 在 $z=0$ 附近解析,所以 $c_n=0$ 对于任何负整数 $n$。
现在我们来考虑这个级数的收敛性。对于任何 $z$,我们有:
$$|f(z)|=\left|1-\sum_{n=1}^\infty (-1)^n z^n\right|=\left|\frac{1-(-z)^2}{1+z}\right|$$
因此,当 $|z|<1$ 时,$|f(z)|<1$。又因为 $f(z)$ 在实轴上有无穷多个零点,所以根据 Weierstrass 定理,$f(z)$ 在单位圆盘内有一个可去奇点或极点。我们设这个点为 $z_0$。如果 $z_0$ 是可去奇点,那么 $f(z)$ 可以在 $z_0$ 处解析延拓,这与 $z_0$ 是 $f(z)$ 在实轴上的零点矛盾;如果 $z_0$ 是极点,那么 $f(z)$ 在 $z_0$ 处有一个 Laurent 展开式:
$$f(z)=\sum_{n=-\infty}^\infty c_n (z-z_0)^n$$
因为 $f(\mathrm{i}n)=0$ 和 $f(-\mathrm{i}n)=0$,所以 $z_0$ 必须是 $\pm\mathrm{i}n$ 中的一个。然而,我们已经知道当 $n$ 趋于无穷大时,$z_0$ 会趋于 $0$,这与 $z_0$ 必须是无穷个 $\pm\mathrm{i}n$ 中的一个矛盾。因此,假设不成立,不存在这样的函数 $f(z)$。
求函数f(z)=arctanz在z=0处的泰勒展式
函数f(z)=arctanz在z=0处的泰勒展式为:
f(z) = z - z^3/3 + z^5/5 - z^7/7 + ...
其中,展开式的系数依次为1,0,-1/3,0,1/5,0,-1/7,0,...,可以发现,系数的奇数项为正,偶数项为0或负数,并且每一项的系数都可以表示为(-1)^(n-1)/(2n-1),其中n=1,2,3,4,...