kaoyan1basic 高等数学 第581题

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📝 题目

## 第581题 (高等数学 - 填空题) 已知幂级数 $\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty} a_{n}\left(x-\frac{1}{2}\right)^{n}$ 在 $x=2$ 处发散,在 $x=-1$ 处收敛,则幂级数 $\sum_{n=1}^{\infty} a_{n}(x-1)^{n}$ 的收敛域是 $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$[0,2)$ **解析**: 步骤1:由幂级数$\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty} a_n\left(x-\frac12\right)^n$在$x=2$处发散,得收敛半径$\displaystyle R \le \frac32$;在$x=-1$处收敛,得$\displaystyle R \ge \frac32$,故$\displaystyle R=\frac32$。 步骤2:对于$\sum_{n=1}^{\infty} a_n(x-1)^n$,中心为$x=1$,收敛半径仍为$\displaystyle \frac32$,收敛区间为$\displaystyle 1-\frac32 < x < 1+\frac32$,即$\displaystyle -\frac12 < x < \frac52$。 步骤3:在端点$\displaystyle x=-\frac12$处,对应原级数$x=0$(中心$\displaystyle \frac12$),原级数在$x=0$处收敛(因$x=-1$收敛,$0$在区间内);在端点$\displaystyle x=\frac52$处,对应原级数$x=2$,发散。故收敛域为$\displaystyle [-\frac12, \frac52)$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:确定原幂级数的收敛半径
由幂级数 ∑ a_n (x-1/2)^n 在 x=2 处发散,得收敛半径 R ≤ |2-1/2| = 3/2;在 x=-1 处收敛,得 R ≥ |-1-1/2| = 3/2,故 R = 3/2。
公式:R = sup{ |x-x0| : 级数收敛 }
提示:利用阿贝尔定理:在收敛半径内绝对收敛,在收敛半径外发散。
步骤 2/3
目标:写出新幂级数的收敛区间
新幂级数 ∑ a_n (x-1)^n 的中心为 x=1,收敛半径仍为 3/2,收敛区间为 (1-3/2, 1+3/2) = (-1/2, 5/2)。
公式:收敛区间 = (x0 - R, x0 + R)
提示:幂级数逐项积分或求导不改变收敛半径。
步骤 3/3
目标:判断端点收敛性
在 x=-1/2 处,对应原级数 x=0(中心1/2),原级数在 x=0 处收敛(因为 x=-1 收敛,0在区间内);在 x=5/2 处,对应原级数 x=2,发散。故收敛域为 [-1/2, 5/2)。
提示:端点收敛性需通过变量代换回原级数判断。

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