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怎么求收敛半径

原创2025-06-20 04:24:03

求幂级数的收敛半径通常有以下几种方法:

比值判别法(Ratio Test)

假设幂级数的通项为 \(a_n\),则收敛半径 \(R\) 可以通过极限 \(\lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right|\) 来确定。

如果这个极限存在且小于1,则幂级数收敛;如果大于1,则发散;如果等于1,则测试无效。

根值审敛法(Root Test)

同样基于幂级数的通项 \(a_n\),收敛半径 \(R\) 可以通过极限 \(\lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}\) 来确定。

如果这个极限存在且小于1,则幂级数收敛;如果大于1,则发散;如果等于1,则测试无效。

达朗贝尔审敛法(D'Alembert's Ratio Test)

使用比值判别法的一种变体,通过比较相邻两项的比值 \(\frac{a_{n+1}}{a_n}\) 的极限来确定收敛性。

柯西-阿达玛公式(Cauchy-Hadamard Formula)

直接通过公式 \(R = \frac{1}{\limsup_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}}\) 来计算收敛半径。

特殊情况

如果幂级数缺少某些项(如偶数项或奇数项),可能需要使用其他方法,如直接比较法或积分余项法。

在实际操作中,通常首先尝试使用比值判别法或根值审敛法,因为它们计算相对简单。如果这些方法不适用,可能需要考虑更复杂的技术,如积分余项法或反演方法。

需要注意的是,收敛半径是使幂级数收敛的点的最大区间的一半,收敛域是包括收敛半径内的所有点以及边界点的集合。

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