问题 问答题

求幂级数

的收敛半径R,收敛域D以及和函数S(x).

答案

参考答案:[解] 当x=0时幂级数

是收敛的,当x≠0时由于


可见当0<|x|<1时幂级数绝对收敛,当|x|>1时幂级数发散,故幂级数的收敛半径R=1.
当x=±1时幂级数成为交错级数

由于数列

单调减少且趋于零,故幂级数当x=±1时也收敛,即幂级数的收敛域为闭区间[-1,1].
令幂级数的和函数为S(x),即

由于

.当|x|<1时逐项求导得


将上式逐项求积分,并利用S1(0)=0即得当|z|<1时


代入即得


由于幂级数

在x=±1收敛,从而S(x)在[-1,1]上连续.注意xarctanx在x=±1也连续,故S(x)=xarctanx不仅当|x|<1时成立,而且在x=±1也成立.即有

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