求幂级数1+∞n=1(−1)nx2n2n(|x|<1)的和函数f(x)及其极值.

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  • 解题思路:(1)函数项级数在其收敛域内有和,其值与收敛点有关,记做S(x),S(x)称为级数

    n=1

    u

    n

    (x)

    的和函数,即

    S(x)=

    n=1

    u

    n

    (x)

    (2)求幂级数的和函数,利用逐项求导、逐项积分,以及四则运算与复合手段,将其化为可求和的形式.

    (3)对于本题先通过逐项求导后求和,再积分即可得和函数,注意当x=0时和为1.求出和函数后,再按通常方法求极值.

    f′(x)=

    n=1(−1)nx2n−1=−

    x

    1+x2,

    对上式两边从0到x积分,得:

    f(x)−f(0)=−

    ∫x0

    t

    1+t2dt=−

    1

    2ln(1+x2),

    又由f(0)=1,得:

    f(x)=1−

    1

    2ln(1+x2),(|x|<1),

    令f′(x)=0,求得唯一驻点x=0,

    而:f″(x)=−

    1−x2

    (1+x2)2,

    所以:f″(0)=-1<0,

    故:f(x)在x=0处取得极大值,且极大值为f(0)=1.

    点评:

    本题考点: 幂函数在收敛区间内和函数的求法;求函数的极值点.

    考点点评: 本题考察幂级数的和函数的求法,以及函数最值的计算方法,是一道中档题.