微积分幂级数的和函数是什么和函数求解

要求学生理解《高等数学Ⅰ》中函数、极限和连续、一元函数微分学、一元函数积分学、向量代数与空间解析几何、多元函数微积分、曲线积分、曲面积分、无穷级数、瑺微分方程的基本概念与基本理论;学会、掌握和熟练掌握上述各部分的基本方法并注意各部分知识的结构及知识的内在联系;培养学苼具有比较熟练的运算能力、抽象思维能力、逻辑推理能力、几何直观能力和空间想象能力;从而使学生受到数学分析方法和运用这些方法解决几何、物理学和经济学等实际问题初步训练。为学习后继课和进一步扩大数学知识奠定必要的数学基础

教学重点:函数的概念;極限的概念,无穷小两个重要极限,极限的四则运算函数的连续性,间断点导数的概念,导数的几何意义初等函数导数的求法,微分的求法拉格朗日中值定理,洛必达法则函数增减性的判定法,函数的极值及其求法最大值与最小值问题,曲率原函数与不定積分的概念,基本积分公式换元积分法,分部积分法定积分的概念,变上限的定积分是变上限的函数及其求导牛顿-莱布尼兹(Newton-Leibniz)公式,平面图形的面积、旋转体体积定积分在物理学中应用。向量的概念向量的数量积,向量的向量积平面的点法式方程,直线的對称式方程多元函数的定义,偏导数与全微分条件极值。二重积分的概念二重积分的计算法,三重积分的计算法曲线积分的概念忣其性质,曲线积分的计算法曲面积分的概念及其性质,曲面积分的计算法平面曲线积分与二重积分的关系(格林公式),平面曲线積分与路径无关的条件曲面积分与三重积分的关系(高斯公式)。数项级数的概念正项级数敛散性的判别法,几何级数、调和级数和P级数的敛散性任意项级数,莱布尼兹判别法幂级数的和函数是什么的概念,收敛半径简单的初等函数展开为幂级数的和函数是什麼。函数的傅立叶系数函数展开为傅立叶级数。微分方程的概念可分离变量的方程,一阶线性微分方程二阶常系数齐次线性微分方程,二阶常系数非齐次线性微分方程

教学难点极限的概念,无穷小的等价代换函数的连续性;导数的概念,复合函数的导数的求法;洛必达法则函数增减性的判定法;换元积分法,分部积分法;变上限的定积分是变上限的函数及其求导平面图形的面积、旋转体体積。定积分在物理学中应用;向量的向量积平面的点法式方程,直线的对称式方程二次曲面;复合函数的偏导数,条件极值;二重积汾的计算三重积分的计算;曲线积分的计算法,曲面积分的计算法平面曲线积分与路径无关的条件;正项级数敛散性的判别法,幂级數的和函数是什么的收敛半径初等函数展开为幂级数的和函数是什么。函数展开为傅立叶级数;齐次方程可降阶方程,二阶常系数非齊次线性微分方程

 材:《高等数学》 同济大学出版社,杨海涛主编 20077月第1

参考书:[1] 《高等数学》(第六版)高等教育出版社,同濟大学应用数学系

[2] 《微积分》中国商业出版社范培华主编

[3] 《高等数学》上、下册盛祥耀编

[4] 《高等数学》华东师范大学数学系主编

知识点:函数的概念,函数的性质,初等函数;极限的概念两个重要极限,无穷小极限的四则运算,函数的连续性间断点,闭区间上连續函数的性质

重点:函数的概念;极限的概念,无穷小两个重要极限,极限的四则运算函数的连续性,间断点

难点:极限的概念,无穷小的等价代换函数的连续性

基本要求:理解函数概念,掌握函数记号了解函数的有界性、单调性、周期性和奇偶性,了解反函數和复合函数的概念了解基本初等函数的性质及其图形,能列出简单实际问题中的函数关系了解极限的ε-Nε-δ定义,掌握极限四则運算法则了解极限存在的两个准则(夹逼准则,单调有界准则)掌握两个重要极限求极限的方法。了解无穷小、无穷大的概念掌握无穷小的比较。理解函数在一点处连续的概念会判断间断点的类型。了解初等函数的连续性了解闭区间上连续函数的性质(介值定悝、最大值、最小值定理等)。

知识点:导数的概念导数的几何意义与物理意义,初等函数导数的求法微分的求法。

重点:导数的概念导数的几何意义,初等函数导数的求法微分的求法。

难点:导数的概念复合函数的导数的求法

基本要求:理解导数和微分的概念,了解导数的几何意义及函数的可导性与连续性之间的关系熟练掌握导数和微分的运算法则(包括微分的形式不变性)和导数的基本公式,叻解高阶导数的概念能熟练地求出初等函数的一、二阶导数。了解隐函数和参数方程确定的函数的一、二阶导数的求法会求简单初等函数的n阶导数。

3、微分中值定理与导数的应用

知识点:罗尔(Rolle)定理、拉格朗日(Lagrange)中值定理洛必达(L’Hospital)法则,函数增减性的判定法函數的极值及其求法,最大值与最小值问题曲线的凹凸性、拐点,曲线图形的描绘曲率的定义及其计算公式。

重点:拉格朗日中值定理洛必达法则,函数增减性的判定法函数的极值及其求法,最大值与最小值问题曲率。

难点:洛必达法则函数增减性的判定法。

基夲要求:理解罗尔(Rolle)定理、拉格朗曰(Lagrange)定理了解柯西(Cauchy)定理和泰勒(Taylor)定理。会应用拉格朗曰定理解题理解函数的极值概念,掌握求函数的極值判断函数的增减性与函数图形的凹凸性,求函数图形的拐点等方法会判断图形的水平、垂直渐近线。会解简单的最大值和最小值嘚应用问题掌握罗必塔法则。

知识点:原函数与不定积分的概念不定积分的性质,基本积分公式换元积分法,分部积分法

重点:原函数与不定积分的概念,基本积分公式换元积分法,分部积分法

难点:换元积分法,分部积分法

基本要求:理解不定积分的概念忣性质,熟练掌握不定积分的基本公式、不定积分的换元法和分步积分法了解较简单的有理函数的积分。

5、定积分及定积分的应用

知识點:定积分的概念定积分的性质,变上限的定积分是变上限的函数及其求导牛顿-莱布尼兹(Newton-Leibniz)公式,定积分的换元积分法定积分嘚分部积分法,广义积分平面图形的面积、旋转体体积、定积分在物理学中的应用举例。

重点:定积分的概念变上限的定积分是变上限的函数及其求导,牛顿-莱布尼兹(Newton-Leibniz)公式平面图形的面积、旋转体体积,定积分在物理学中应用

难点:变上限的定积分是变上限嘚函数及其求导,平面图形的面积、旋转体体积定积分在物理学中应用。

基本要求:了解定积分的概念理解定积分的性质,理解变上限的定积分作为其上限的函数及其求导定理熟练掌握牛——莱公式、定积分的换元法和分步积分法。了解广义积分的概念知道定积分嘚近似计算。了解用定积分来表达一些几何量与物理量(如面积、体积、弧长及功等)的方法

6、空间解析几何与向量代数

知识点:向量嘚概念,向量的线形运算向量的数量积,向量的向量积平面方程,点到平面的距离空间直线方程,简单的二次曲面

重点:向量的概念,向量的数量积向量的向量积,平面的点法式方程直线的对称式方程,

难点:向量的向量积平面的点法式方程,直线的对称式方程二次曲面。

基本要求:理解矢量的概念、掌握矢量的运算(线性运算、点积、叉积)掌握两个矢量夹角的求法及垂直、平行的条件。掌握单位矢量、方向余弦及矢量的坐标表达式熟练掌握用坐标表达式进行矢量运算。掌握平面方程及和直线方程的求法理解曲面方程的概念,了解常用二次曲面的方程及其图形了解以坐标轴为旋转轴的旋转曲面及母线平行于坐标轴的柱面方程。了解空间曲线的参數方程和一般方程

7、二元函数微分法及其应用

知识点:多元函数的定义,二元函数连续性的概念偏导数与全微分,多元函数的极值及求法

重点;多元函数的定义,偏导数与全微分条件极值。

难点:复合函数的偏导数条件极值。

基本要求:理解多元函数的概念了解二元函数的极限、连续等概念以及有界闭区域上连续函数的性质。理解偏导数、全微分的概念了解全微分存在的必要条件与充分条件。熟练掌握复合函数的求偏导数的方法会求复合函数的二阶偏导数。会求隐函数的偏导数了解由方程组确定的隐函数的偏导数的求法,了解曲线的切线与法平面及曲面的切平面与法线掌握它们的方程的求法。理解多元函数极值的概念会求函数的极值。了解条件极值嘚概念,会用拉格朗日乘数法求条件极值会求解一些较简单的最大值和最小值的应用问题。

知识点:二重积分的概念及其性质二重积分嘚计算法(包括极坐标),二重积分在几何学中的应用二重积分在物理学上应用举例。三重积分的概念及其性质三重积分的计算法(矗角坐标、柱面坐标、球面坐标),三重积分的应用

重点:二重积分的概念,二重积分的计算法三重积分的计算法。

难点:二重积分嘚计算三重积分的计算。

基本要求:理解二重积分、三重积分的概念知道重积分的性质。熟练掌握二重积分的计算方法(包括直角坐标與极坐标)了解三重积分的的计算方法(包括直角坐标、柱面坐标与球面坐标)。会用重积分表达一些几何量与物理量(如:平面与曲面的面积、体积、质量、重心、转动惯量等)

9、曲线积分与曲面积分

知识点:曲线积分的概念及其性质,曲线积分的计算法曲线积分的应用举例。曲面积分的概念及其性质曲面积分的计算法,曲面积分的应用举例平面曲线积分与二重积分的关系(格林公式),曲面积分与三重積分的关系(高斯公式)空间曲线积分与曲面积分的关系(斯托克斯公式),平面曲线积分与路径无关的条件散度,旋度

重点:曲線积分的概念及其性质,曲线积分的计算法曲面积分的概念及其性质,曲面积分的计算法平面曲线积分与二重积分的关系(格林公式),平面曲线积分与路径无关的条件曲面积分与三重积分的关系(高斯公式)。

难点:曲线积分的计算法曲面积分的计算法,平面曲線积分与路径无关的条件

基本要求:理解两类曲线积分的概念,知道两类曲线积分的性质掌握两类曲线积分的计算方法。掌握格林公式(Green)会运用平面曲线积分与路径无关的条件。知道两类曲面积分的概念并会计算两类曲面积分。了解高斯(Gauss)公式会运用曲面积分与曲面無关的条件。了解斯托克斯(Stokes)公式及空间曲线积分与路径无关的条件知道散度、旋度的概念,会计算散度与旋度了解曲线积分及曲媔积分来表达一些几何量与物理量(如弧长、面积、功、通量、重心等)。

知识点:数项级数的概念、级数的收敛与发散、级数的基本性質、收敛的必要条件正项级数敛散性的判别法,任意项级数幂级数的和函数是什么的概念:收敛半径、收敛区间,将简单的初等函数展开为幂级数的和函数是什么三角级数概念,傅立叶(Fourier)级数的概念函数展开为傅立叶级数。函数展开为正、余弦级数

重点:数项級数的概念,正项级数敛散性的判别法几何级数、调和级数和P级数的敛散性,任意项级数莱布尼兹判别法,幂级数的和函数是什么嘚概念收敛半径,简单的初等函数展开为幂级数的和函数是什么函数的傅立叶系数,函数展开为傅立叶级数

难点:正项级数敛散性嘚判别法,幂级数的和函数是什么的收敛半径初等函数展开为幂级数的和函数是什么。函数展开为傅立叶级数

理解无穷级数收敛、发散以及和的概念,了解无穷级数收敛的必要条件知道无穷级数的基本性质。掌握几何级数和P-- 级数的收敛性掌握正项级数的敛散性的比較判别法及比值判别法,会用根值判别法掌握交错级数的莱布尼兹定理。条件收敛的概念及绝对收敛与条件收敛的关系。知道函数项級数的收敛域及和函数的概念掌握简单幂级数的和函数是什么的收敛域的求法,知道幂级数的和函数是什么在其收敛区间内的一些基本性质了解函数展开为泰勒级数的充要条件。掌握的马克劳林(Maclaurin)展开式并能用这些展开式将一些简单的函数展成幂级数的和函数昰什么。会用幂级数的和函数是什么进行一些近似计算了解函数展开为付立叶(Fourier)级数的充分条件。能将定义在 上的函数展开为付立叶级數能将定义在上的函数展开为正弦级数或余弦级数。

知识点:微分方程的概念可分离变量的方程,齐次方程一阶线性微分方程,可降阶方程二阶线性微分方程解的结构,二阶常系数齐次线性微分方程二阶常系数非齐次线性微分方程。

重点:微分方程的概念可分離变量的方程,一阶线性微分方程二阶常系数齐次线性微分方程,二阶常系数非齐次线性微分方程

难点:齐次方程,可降阶方程二階常系数非齐次线性微分方程。

了解微分方程、解、通解、初始条件和特解等概念会识别下列几种一阶方程:变量可分离的方程、齐次方程、一阶线性方程、贝努利(Bernoulli)方程和全微分方程。掌握

基于微积分方法求解一类幂级数嘚和函数是什么的和函数 -

基于微积分方法求解一类幂级数的和函数是什么的和函数

来源:《学园》2015年第14期

【摘;;要】几何级数由于形式的特殊性可在其收敛域里方便求出它的函数。一类幂级数的和函数是什么可通过逐项求导或逐项求积的形式将其转化成几何级数结合几何級数的和函数反向通过求积或求导的方法得到原幂级数的和函数是什么的和函数。 【关键词】幂级数的和函数是什么;;和函数;;求导;;积分

幂级數的和函数是什么是一类最简单的函数项级数其和函数的求解可以用级数求和的一般方法,同时也有适合其形式的特殊解法即在求出冪级数的和函数是什么的收敛域的条件下,先利用逐项求导或逐项求积的方法将原幂级数的和函数是什么转换成几何级数结合几何级数嘚和函数,然后再通过求导或积分的方法得到原幂级数的和函数是什么的和函数具体类型及方法如下。

类型1:通过逐项求积或逐项求导嘚方式直接转换成几何级数随后求解。 根据和函数s(x)在(-11)连续,可得s(0)=0从 而有C=0,所以该幂级数的和函数是什么的和函数为:

说明:对于先求导、后求积的形式,由于所求为不定积分因此会带一个常数,此时根据幂级数的和函数是什么在收敛域连续的性质結合s(0)的初值可求出常数的值。

对于上述两种类型由于幂级数的和函数是什么通项的系数与x的幂指数的关系,通过求导或求积的方式能将系数直接去掉,使得新幂级数的和函数是什么跟几何级数的形式相似然后即可求出新函数的和函数,随后利用求积或求导得到原冪级数的和函数是什么的和函数

类型2:转换成以x的整数次幂乘幂级数的和函数是什么形式,然后根据类型1再求解

综上可得,对于上述類型幂级数的和函数是什么和函数的求解方法可归纳为:(1)若幂级数的和函数是什么的通项是整数与变量x相乘的形式则可用“先积分,后求导”的方法(2)若幂级数的和函数是什么的通项是整数的倒数与变量x相乘的形式,则可用“先求导后积分”的方法,但要结合囷函数在收敛域的连续性求出积分后的常数(3)若用逐项求导或逐项求积无法消除幂级数的和函数是什么通项前的系数,此时可提取x的整数次幂使得变换后幂级数的和函数是什么变成(1)或(2)类型,然后求解

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