求幂级数的收敛半径通常有以下几种方法:
比值测试(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
$$ R = \lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n}}{a_{n-1}} \right| $$
来求得。
根值测试(Root Test)
同样基于通项 $a_n$,收敛半径 $R$ 可以通过极限
$$ R = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|} $$
来求得。
达朗贝尔审敛法(D'Alembert's Ratio Test)
使用比值
$$ \rho = \lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| $$
如果 $\rho < 1$,则级数收敛;
如果 $\rho > 1$,则级数发散;
如果 $\rho = 1$,则测试不确定,需要其他方法判断。
柯西-阿达玛公式(Cauchy-Hadamard Formula)
直接通过级数的系数计算收敛半径
$$ R = \frac{1}{\limsup_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}} $$
其中,$\limsup$ 表示上极限。
直接比较法
对于某些特殊形式的幂级数,可以直接通过比较已知收敛或发散的级数来确定收敛半径。
反演法(Inverse Method)
当端点存在发散情况时,可以通过反演积分余项的方法来判断收敛域。
以上方法中,柯西-阿达玛公式是最直接的一种,而比值测试和根值测试在理论计算上更为常用。在实际应用中,可能需要结合多种方法来确定收敛半径。
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