Разложение в ряд Маклорена некоторых функций

1.

Имеем ;

, и по формуле (5.2) получаем

. (5.3)

Областью сходимости этого степенного ряда является интервал .

2.

Имеем: , , , , , и т.д., откуда

, , , , и т.д.

Очевидно, что производные четного порядка , а нечетного порядка , , и по формуле (5.2) имеем

(5.4)

Область сходимости ряда .

3. .

По аналогии с разложением функции получим:

(5.5)

Область сходимости ряда .

4. , где – любое действительное число.

Имеем , ,

, , …,

, …

При : , , ,

, …, и по формуле (5.2) получаем

(5.6)

Найдем интервал сходимости ряда:

Ряд, составленный из модулей , исследуем с помощью признака Даламбера:

.

Следовательно, интервал сходимости ряда . На концах интервала при сходимость ряда зависит от конкретных значений .

Ряд (5.6) называется биномиальным. Если – целое положительное число, то биномиальный ряд представляет формулу бинома Ньютона, так как при сомножитель равен нулю, следовательно, -ыйчлен ряда и все последующие равны нулю, т.е. ряд обрывается, и вместо бесконечного разложения получается конечная сумма.

Выпишем некоторые разложения функции при различных .

:

, (5.7)

Если в это разложение подставить вместо , получим:

(5.8)

:

, (5.9)

:

, (5.10)

5. .

Получить разложение для этой функции, непосредственно вычисляя коэффициенты с помощью производных, не очень просто, поэтому мы воспользуемся разложением (5.7) и свойством 2) степенных рядов. Интегрируя почленно равенство (5.7) в интервале , где , с учетом того, что , получим

(5.11)

Область сходимости ряда (после выяснения сходимости на концах интервала) есть .

6.

Проделаем то же самое, что и в предыдущем случае, воспользовавшись разложением (5.8):

(5.12)

Область сходимости ряда .

7.

Воспользуемся разложением (5.10), подставив в него вместо :

Интегрируя в интервале , где , получаем:

(5.13)

Область сходимости ряда:

Можно доказать, что ряды, приведенные в формулах (5.3) – (5.13), сходятся к функциям, для которых они составлены.

При разложении более сложных функций часто используют готовые разложения (5.3) – (5.13).

Дата добавления: 2015-07-18