无穷级数:为什么函数必须在指定区间才能展成幂级数?那区间之外的呢?

无穷级数:为什么函数必须在指定区间才能展成幂级数?那区间之外的呢?
如:1/(1-x) 这个在(-1,1)可以展成一个无穷级数,那这个范围外面呢?就没有办法用无穷级数来表示了吗?
ly820105 1年前 已收到3个回答 举报

yikob 幼苗

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在0点展开,1/(1-x) = 1+x+x^2+x^3+...+x^n+...
级数的收敛半径an/an+1 = 1
可以在(-1,1)展开成上面的级数.在这范围以外,上面级数是发散的,
但如果不在x=0展开,如在x=-2,收敛半径就是 - 2到1的距离,即3,可以在(-5,1)展开成另一个级数,
1/5[ 1 + (x+4)/5 + (x+4)^2/5^2 + . + (x+4)^n/5^n . ]
主要是看你在哪个点展开,不过多数在x=0
学了复变函数的洛朗级数,你对级数的理解估计会更深

1年前 追问

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ly820105 举报

为什么要选择在0处展开呢?按理说每个函数都是在一个区间上存在的。

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在哪里展开要看你需要研究的区域,比如这个函数的奇点是x=1,收敛半径是展开点到 x=1 的距离,选择在何处展开时,你要保证你关心的区域全部在收敛区域内。当然,x=0是最简单的,如果在0点已经满足了需要,那就没必要展开成一个比较复杂的级数了

ly820105 举报

我就想是不是每个函数都可以写成多项式相加的无穷级数这个问题,但是发现有些函数只能在一些区间里面写成无穷级数,那假如想在函数的整个定义域上都写成无穷级数,那应该怎么操作呢?然后就看到了在某个点上展开,我觉得函数在整个定义域上要是都能写成无穷级数,那要在某个点上展开干什么呢?麻烦您了。

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并不是所有函数都能在整个定义域内展开成幂级数的,有些函数在实轴上有奇点,就会有一个收敛半径。如y=e^x,在R上有定义,他的收敛半径是R,在整个实轴上可以写成无穷级数。但1/(1-x),他在x=1无定义,是奇点,有收敛半径,只有在展开点为中心,到展开点距离小于收敛半径的点才呢用无穷级数表示。 如果有多个奇点,收敛半径是展开点到最近奇点的距离

ly820105 举报

太谢谢您了,那如果我遇到一个函数,我把他的奇点挑出来,那么我就能用幂级数来表示其余的间断的函数了?就是我可以一个分段的无穷级数来完整刻画这个函数?

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不是。比如 1/(1-x) ,你在x=无穷就不能展成幂级数。因为你的展开点到x=1的距离总是有限的。总有一个收敛半径。 但学了复变函数的洛朗级数你会知道,如果展式中包含x的负无穷次幂到正无穷次幂,则 x=正负无穷 也是可以用级数表示的。但好像不是叫泰勒级数了,泰勒级数只是包含x的0次幂到正无穷次幂。至于洛朗级数是不是幂级数,忘了。

ly820105 举报

假如不考虑正负无穷这两个极端的例子,就是在坐标轴上,能不能用分段幂级数来刻画函数呢?从奇点出断开。变复函数还没接触过呢。。您能不能加下我QQ:165281435?谢谢啦?

wswho2000 幼苗

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如果展成x^n形式的级数,那么他只能在(-1,1)范围内收敛,在这个范围外面发散。
而如果你不用x^n,而采用另一组正交函数展开,收敛半径会有所不同。但是您看例子中的函数,两边是对称的,为什么对面的不能展成无穷级数?或者能不能加上绝对值什么的,再用无穷级数表示?也就是一个函数能不能用不同的无穷级数组合起来表示?或者说所有函数都是一个和式?“为什么对面的不能展成无穷级数?”,对面指什么? ...

1年前

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poiu123321 幼苗

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这个要考虑收敛与发散的定义,比如你的这个题,在(-1,1)外面发散,所以不能展开为级数

1年前

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