Функции и
- аналоги коэффициентов Фурье, выражение
- аналог простой гармоники или
отдельного члена ряда Фурье.
-
интеграл Фурье
1) Пусть -
четная, тогда
-
косинус – преобразование Фурье функции
Функция называется
оригиналом, а
- образом.
2) Пусть -
нечетная
Пример:
Комплексная форма интеграла Фурье.
Подствим в этот интеграл формулу Эйлера
Пример:
Степенные ряды
Степенным рядом называется функциональный ряд вида
,
где
- постоянные числа называемые
коэффициентами ряда
Теорема Абеля:
1) если степенной ряд сходится
при некотором значении , то он абсолютно сходится, при
всяком х, для которого
2) если степенной ряд расходится
при некотором значении , то он расходится и при всяком
х так что
Доказательство:
1) -
сходится
то
Последний ряд представляет собой
геометрическую прогрессию со знаменателем ,
поэтому последний ряд сходится. Предыдущий ряд сходится по признаку сравнения,
исходный ряд абсолютно сходящийся.
2) Предположим в точке данный степенной ряд расходится
-
расходится.
Предположим противное: при
некотором , такой что
ряд
сходится, следовательно ряд должен сходится и в точке
?!
Из теоремы Абеля следует, сто
есть такое число R, что при всех , ряд абсолютно сходится и при всех
, ряд расходится.
Следствие: областью сходимости степенного ряда является интервал с центом в начале координат, длиной 2R.
Определение: Интервалом
сходимости степенного ряда называется такой интервал ,
что для всякой точки х, лежащей внутри этого интервала ряд сходится
абсолютно, а для всяких х, лежащих вне его расходится.
Число R, называется радиусом сходимости степенного ряда.
Рассмотрим ряд , для него составим ряд из модулей
. Применим к последнему ряду признак
Деламбера.
Аналогично применяя радикальный признак Каши получим:
Пример: Найти радиус сходимости и интервал сходимости степенного ряда.
Пусть
При ряд
расходится.
- знакочередующийся ряд. Нет абсолютной
сходимости.
При ряд
сходится условно по признаку Лейбница.
Теорема: Степенной ряд мажорируем
на любом отрезке целиком лежащем внутри
интервала сходимости.
Следствие 1: На всяком отрезке целиком лежащем внутри интервала сходимости, сумма степенного ряда есть непрерывная функция.
Следствие 2: Если пределы
интеграла лежат внутри интервала сходимости
степенного ряда, то интеграл от суммы ряда равен сумме интегралов от членов
этого ряда.
Следствие 3: Если степенной ряд имеет интервал сходимости
, то ряд
,
полученный почленным дифференцированием первоначального ряда имеет тот же
интервал сходимости
, причем
при
.
Определение: Степенным рядом по
степеням называют ряд вида
Существует интервал с центром в точке
, такой что в каждой точке этого
интервала, ряд сходится абсолютно.
Этот интервал называется
интервалом сходимости степенного ряда. Число R-радиус
сходимости степенного ряда и в интервале сходимости для ряда по степеням справедливы все свойства степенных
рядов.
Пример: 1) Найти интервал сходимости степенного ряда.
Пусть
- расходится
- нет абсолютной сходимости
Ряд сходится условно по признаку Лейбница.
2) Найти интервал сходимости степенного ряда.
Формула Тейлора и Маклорена
Пусть функция имеет непрерывную производную всех
порядков до
включительно в некоторой окрестности
точки
.
Представим функцию в виде: , где
-
многочлен n-ой степени, причем
,
-
невязка или погрешность приближения.
- многочлен
Тейлора в n-ной степени
-
остаточный член формулы Тейлора
Запись (1) называется формулой Тейлора с остаточным членом Лагранжа.
Теорема: Если функция - имеет в окрестности точки
непрерывную производную до
включительно, то для любого х из
этой окрестности найдется такая точка
, что
справедлива формула (1).
Пусть функция имеет непрерывную производную всех
порядков в точке
, тогда в формуле Тейлора число
n может быть сколь угодно большим, и пусть в
рассматриваемой окрестности
. Перейдем к пределу
при
в формуле (1). Получим:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.