Консультация № 109987
18.11.2007, 14:23
0.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте эксперты, расскожите пожалуйста что такое интегрирование и диференицирование ряда, как за счет них найти сумму ряда на примере 2ух заданий:
1) (1+(-1)^(n-1))/(2n+1) *x(2n+1)
2) (2n^2 +8n+5)*x^n
в обоих случаях сумма от нуля до бессконичности

Обсуждение

Неизвестный
19.11.2007, 09:15
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!

Здравствуйте эксперты, расскожите пожалуйста что такое интегрирование и диференицирование ряда, как за счет них найти сумму ряда на примере 2ух заданий:
1) (1+(-1)^(n-1))/(2n+1) *x(2n+1)
2) (2n^2 +8n+5)*x^n
в обоих случаях сумма от нуля до бессконичности

1). Продифференцируем сумму. Поскольку производная суммы равна сумме производных, то мы просто можем найти производную каждого члена и сложить.
После того, как мы получили явное выражение для производной суммы, мы можем проинтегрировав его получить значение для первоначальной суммы.

Дифференцируем нашу сумму S‘ = ∑((1+(-1)<sup>n-1</sup>)*x<sup>2n</sup>)=∑x<sup>4k</sup>=1/(1-x<sup>4</sup>)
Теперь находим S = ∫S‘dx = ∫1/(1-x<sup>4</sup>)dx = (1/2)arctg(x) + (1/4)*ln((1+x)/(1-x)) + C
Подстановка x = 0 показывает, что C = 0
Итого, ∑[(1+(-1)<sup>n-1</sup>)/(2n+1)*x<sup>2n+1</sup>] =(1/2)arctg(x) + (1/4)*ln((1+x)/(1-x))

2). Наоборот, сначала интегрируем, а результат дифференцируем.
Предварительно разобьём нашу сумму на 3 суммы, которые будем считать по отдельности:
S = ∑[(2n<sup>2</sup> +8n+5)*x<sup>n</sup>]=2∑[(n<sup>2</sup>+3n+2)*x<sup>n</sup>] + 2∑[(n+1)*x<sup>n</sup>] - ∑x<sup>n</sup>
Критерий таков, что при одиночном инетгрировании x<sup>n</sup> мы получим x<sup>n+1</sup>/(n+1), а при двойном - x<sup>n+2</sup>/(n<sup>2</sup>+3n+2)
Таким образом, после двойного интегрирования по x сумма S<sub>1</sub> = ∑[(n<sup>2</sup>+3n+2)*x<sup>n</sup>] превращается в ∑x<sup>n+2</sup> = x<sup>2</sup>/(1+x)
и при двойном дифференцировании этого выражения получим S<sub>1</sub> = 2/(1 - x) + 4x/(1 - x)<sup>2</sup> + 2x<sup>2</sup>/(1 - x)<sup>3</sup>.
После одинарного дифференцирования по x сумма S<sub>2</sub> = ∑[(n+1)*x<sup>n</sup>] превращается в ∑x<sup>n+1</sup> = x/(1+x) и после обратного дифференцирования получим S<sub>2</sub> = 1/(1 - x) + x/(1 - x)<sup>2</sup>.
Сумма S<sub>3</sub> = ∑x<sup>n</sup> = 1/(1 - x).
Итого, S = 2S<sub>1</sub> + 2S<sub>2</sub> - S<sub>3</sub> = 4/(1 - x) + 8x/(1 - x)<sup>2</sup> + 4x<sup>2</sup>/(1 - x)<sup>3</sup> + 2/(1 - x) + 2x/(1 - x)<sup>2</sup> - 1/(1-x) = 5/(1 - x) + 10x/(1 - x)<sup>2</sup> + 4x<sup>2</sup>/(1 - x)<sup>3</sup>

Я надеюсь, что Вы не будете тупо копировать моё решение, но проверите каждый шаг.
Форма ответа