2). Интеграл от суммы степенного ряда ( ) на любом отрезке, принадлежащем интервалу сходимости, равен сумме ряда, полученного из данного степенного ряда путем почленного интегрирования на том же отрезке:
∫ ( ) = ∫ (∑∞=0 ) = ∑∞=0 ∫ .
Если в качестве отрезка интегрирования взять отрезок [0, ], где(− , ), то равенство приобретает вид:
|
|
( ) |
|
∑∞ |
|
|
+1 |
|
∑∞ |
|
−1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
∫ |
|
|
|
= |
=0 |
|
|
|
|
= |
=1 |
|
|
|
|
, |
|
+1 |
|
|
|
|
|||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
т.е. в результате почленного интегрирования степенного ряда на отрезке [0, ] получается также степенной ряд. Пользуясь, например, признаком Даламбера, можно показать, что радиус сходимости полученного ряда совпадает с радиусом сходимости исходного ряда.
3). При почленном |
дифференцировании |
степенного |
ряда |
∑∞=0 получим также степенной ряд: |
|
|
|
(∑∞=0 )′ = ∑∞=0( )′ = ∑∞=1 ∙ −1 = |
|
||
= ∑∞=0 +1 ∙ ( + 1) |
с тем же радиусом |
сходимости. |
Это |
означает, что сумма степенного ряда дифференцируема на интервале сходимости, и производная суммы равна сумме ряда из производных.
Замечание. Почленное дифференцирование можно применить повторно к ряду из производных первого порядка, второго и т.д.. Значит, сумма степенного ряда имеет внутри интервала сходимости производные всех порядков.
Замечание. При почленном интегрировании и дифференцировании степенного ряда интервал сходимости сохраняется. Сходимость на концах интервала может появляться или исчезать.
Пример 8. Найти сумму ряда ∑∞=1(−1) +1 ∙ .
Данный ряд сходится на промежутке (−1,1]. Обозначим ( ) его сумму и применим теорему о почленном дифференцировании:
′( ) = ∑∞=1(−1) +1 ∙ −1 = ∑∞=0(−1) ∙ = 1+1 .
Полученный в результате почленного дифференцирования степенной ряд является суммой геометрической прогрессии и сходится на интервале (−1,1).
∫ ′( ) = ( ) − (0) = ∫ 1 = ln(1 + ).
0 0 1+
Пример 9. Найти сумму ряда ∑∞=0( + 1) ∙ .
Данный ряд сходится на интервале (−1,1). Обозначим ( ) его
сумму и применим теорему о почленном интегрировании:
∫0 ( ) = ∑∞=0 +1 = ∑∞=1 = 1− .
Полученный в результате почленного интегрирования степенной ряд является суммой геометрической прогрессии и сходится на интервале (−1,1).
( |
|
) |
|
|
′ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
= ( |
|
) |
= |
|
. |
|
1− |
(1− )2 |
||||||
Разбор примерного варианта контрольной работы №1
Вариант 0
1. |
Найти сумму ряда: ∑∞=1 |
|
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
( +3) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
Исследовать |
ряды |
|
на |
сходимость. |
В |
случае |
|||||||||||||||||||
знакопеременного или знакочередующегося ряда указать |
||||||||||||||||||||||||||
характер сходимости: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
3 2+4 |
|
|
|
|
|
|
(3 )! |
|
|
|
|
|||||||||
2.1) |
∑∞=1 √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2) |
∑∞=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2+5 +1 |
|
( !)3∙43 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3⁄ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
+2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2.3) |
∑∞=1 |
(√ |
|
+3) |
|
|
|
|
2.4) |
∑∞=1 √ ∙ |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
3+ 2 |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
(−1) |
|
|
|
|
|||||||||||
|
∑∞ |
|
1 |
|
|
|
|
|
∑∞ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2.5) |
(−1) |
|
|
|
|
|
2.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
√ 2+1 |
|
|
|
=1 (ln +4)3 |
|
|
||||||||||||