求解幂级数的收敛域,可以遵循以下步骤:
1. 确定幂级数的一般项:首先,明确幂级数的一般项形式,通常为 \( a_n(x - x_0)^n \)。
2. 应用比值判别法:计算级数中相邻两项的比值 \( \lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}(x - x_0)^{n+1}}{a_n(x - x_0)^n} \right| \)。如果该极限存在且小于1,则级数收敛。
3. 求解收敛半径:根据比值判别法求得的极限值 \( L \),收敛半径 \( R \) 为 \( \frac{1}{L} \)。
4. 确定收敛区间:以 \( x_0 \) 为中心,以收敛半径 \( R \) 为半径,得到一个开区间 \( (x_0 - R, x_0 + R) \)。
5. 检查端点收敛性:对于 \( x_0 - R \) 和 \( x_0 + R \) 这两个端点,需要单独检查级数是否收敛。这通常需要使用其他方法,如根值判别法或直接代入端点值计算级数。
6. 得出收敛域:结合收敛区间和端点的收敛性,最终确定幂级数的收敛域。
例如,对于幂级数 \( \sum_{n=0}^\infty \frac{x^n}{n!} \),其一般项为 \( \frac{x^n}{n!} \),通过比值判别法,可以求得收敛半径 \( R = \infty \),因此收敛域为 \( (-\infty, \infty) \)。
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