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content/杂七杂八/数学/数学分析3 大逃杀笔记2.md

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@@ -8,7 +8,14 @@ updated: 2025-12-28
88

99
$$\begin{align}
1010
& 当 0 < x,\quad 有 \sin x < x \\
11-
&Jordan不等式:\quad 当 0 < x < \frac{\pi}{2},\quad 有 \frac{2}{\pi}x<\sin x< x
11+
&Jordan不等式:\quad 当 0 < x < \frac{\pi}{2},\quad 有 \frac{2}{\pi}x<\sin x< x \\
12+
&e:\quad \lim_{ n \to \infty } \left( 1+\frac{1}{n} \right)^{n}=e \\
13+
&2\leq \left( 1+\frac{1}{n} \right)^{n}<e \\
14+
&Stirling公式:\quad n! \sim \sqrt{ 2\pi n }\left( \frac{n}{e} \right)^{n} \\ \\
15+
&据说很漂亮的级数:\quad 1-\frac{1}{2}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+\frac{1}{5}-\dots=\ln 2 \\
16+
&另一个很漂亮的级数:\quad 1-\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}+\frac{1}{9}-\dots=\frac{\pi}{4} \\ \\
17+
&holy的我都觉得漂亮的级数:\quad 1-x+x^{2}-x^{3}+x^{4}-\dots=\frac{1}{1+x}
18+
1219
\end{align}$$
1320

1421
## 级数
@@ -181,3 +188,103 @@ $$令f(x)为非负、单调递减, \exists a>0,\forall A>a,有[a,A]可积的函
181188

182189
## 一般项级数
183190

191+
交错级数、莱布尼兹判别法
192+
193+
#todo Abel 判别法、Dirichlet 判别法
194+
195+
## 幂级数
196+
197+
### 幂级数基本概念
198+
199+
$$\sum^\infty_{n=0}a_{n}(x-x_{0})^{n}=a_{0}+a_{1}(x-x_{0})+a_{2}(x-x_{0})^{2}+\dots$$
200+
201+
$x_0$ 称为 **中心位置.**
202+
203+
可以用换元,写成: $\sum ^{\infty}_{n=0}a_{n}u^{n},\quad 其中u=x-x_{0}$
204+
205+
收敛区间: $(x_{0}-r,x_{0}+r)开区间$. 收敛区间内收敛,收敛区间外发散,收敛区间端点可能发散也可能收敛。此外有:
206+
207+
$$r:\begin{cases}
208+
r=0,\quad 仅在x=x_{0}处收敛. \\
209+
0<r<+\infty,\quad 在 (x_{0}-r,x_{0}+r) 收敛. \\
210+
r=+\infty,\quad 在 R 处处收敛.
211+
\end{cases}$$
212+
213+
$$收敛域=收敛区间\cup\{收敛的端点\}$$
214+
215+
### 收敛半径的求法
216+
217+
有级数 $\sum ^{\infty}_{n=0}a_{n}x^n$
218+
219+
**根值求法:**
220+
221+
$$\lim_{ n \to \infty } \sqrt[n]{ |a_{n}| }=\rho=\frac{1}{r}$$
222+
223+
也就是说 $r=\frac{1}{\rho}$
224+
225+
**比值求法:**
226+
227+
$$\lim_{ n \to \infty } \left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|=\rho=\frac{1}{r}$$
228+
229+
和上面的一样,$r=\frac{1}{\rho}$
230+
231+
### 性质
232+
233+
#### Abel 第一定理
234+
235+
幂级数一定存在收敛半径balabala……*就是上面这个方法用的前提。*
236+
237+
#### Abel 第二定理
238+
239+
对$\sum^\infty_{n=0}a_{n}(x-x_{0})^{n},\quad r为收敛半径,有:$
240+
1. $在(x_{0}-r,x_{0}+r)内绝对收敛,内闭一致收敛.$
241+
2. $若在x=x_{0}+r收敛,则[a,x_{0}+r]一致收敛,\quad 其中a\in(x_{0}-r,x_{0}+r)$
242+
3. $上面这条对x_{0}-r也成立。$
243+
244+
...**省流:在收敛域内闭一致收敛(收敛域内的任意闭区间都一致收敛)**
245+
246+
#### 连续性定理
247+
248+
幂级数在收敛域内的和函数是连续的。
249+
250+
和函数$S(x)$就是这货:$S(x)=\sum ^{\infty}_{n=0}a_{n}(x-x_{0})^{n}$
251+
252+
$S(x)在收敛区间连续.$
253+
254+
同样的,对于端点而言,有:
255+
256+
$$\begin{align}
257+
\begin{cases}
258+
级数在x_{0}-r收敛 \implies S(x)在x_{0}-r右连续 \\
259+
级数在x_{0}+r收敛 \implies S(x)在x_{0}+r左连续
260+
\end{cases}
261+
\end{align}$$
262+
263+
#### 可导性定理
264+
265+
$S(x)在收敛区间无穷次可导,并且可逐项求导.$
266+
267+
#### 可积性定理
268+
269+
在收敛域内闭区间可积,并且可以逐项积分.
270+
271+
#### 其他
272+
273+
逐项求导和逐项积分不改变收敛半径,可能改变收敛域。
274+
275+
### 函数展开幂级数
276+
277+
$f在I不是无穷次幂级数\implies f不能展开幂级数$
278+
279+
$f在I无穷次可微\implies 有泰勒公式:f(x)=\sum^n_{k=0} \frac{f^{(k)}(x)}{k!}(x-x_{0})^k+R_{n}(x)$
280+
281+
可见 $R_{n}\to 0$ 的时候就可以展开幂级数了,而且展开是 $f(x)=\sum^\infty_{n=0} \frac{f^{(k)}(x)}{n!}(x-x_{0})^n$
282+
283+
![[4fbc71ab5d403aa85dcd81f1c7708600.png]]
284+
285+
> [!tip]
286+
> 可以用逐项求导省略一下,例如 sinx 逐项求导求出 cosx。
287+
>
288+
> arctanx和 ln(1+x) 可以用间接展开:先从他们的导数通过逐项积分来获得。
289+
290+

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