无穷级数 · 求幂级数 $\sum_{n=1}^\infty\frac{x

考研难度提高 · 4/6
第11章 无穷级数 | 题库题号 12-14(可溯源)| 增强版:强交互 · 沉浸式 · 工程思维 · 考研难度 | 师生双视图同源
载体:自绘 SVG · 增强版·零外链·数据不出本地
题 干
求幂级数 ∑n=1∞xnn\sum_{n=1}^\infty\frac{x^n}{n} 的收敛域与和函数
还原图收敛半径图(可拖动)过程图雷区图认知层级图
图一还原图先把「有什么」摆出来
已 知幂级数 ∑ xⁿ/nn = 1,2,3,⋯所 求求收敛域求和函数缺口需架桥
幂级数两步走:先定收敛域(端点单独判),再求和函数。
教师点题:先求半径 R=1;端点 x=±1 必须逐点判。
学生用比值法求 R,再分别代入 x=1、x=−1。
图·收敛半径图(可拖动)交互
拖动滑块调 x:|x|<1 时 xⁿ 压向 0(收敛),|x|>1 时发散x = 0.60 | |x| < 1 → 收敛
拖动滑块调 x:|x|<1 时 xⁿ 压向 0(收敛),|x|>1 时发散。
教师:边拖边讲「收敛域由 |x|
自己拖一拖,看什么时候发散。
图二过程图标准解答逐步(题库真题自带)
标准解答(题库真题自带,逐步可核验)
  1. R=1R=1,x=1x=1 发散,x=−1x=-1 收敛
  2. S′(x)=∑xn−1=1/(1−x)S'(x)=\sum x^{n-1}=1/(1-x),S(x)=∫0xdt/(1−t)=−ln⁡(1−x)S(x)=\int_0^x dt/(1-t)=-\ln(1-x)
标准解答(题库真题自带):逐项求导 → 几何级数 → 积分回代,得 S(x)=−ln⁡(1−x)S(x)=-\ln(1-x);收敛域 [−1,1)[-1,1)。
教师演示「先导后积」求和函数的标准套路。
学生核对:积分下限取 0(因 S(0)=0S(0)=0)。
图三雷区图错在哪一步(真实数据接入位)
雷区数据接入位 本图用于把「最易错处」钉在图上的具体位置;错误率来自题库作答聚合(脱敏·按知识点「幂级数」)。
本知识点真实错误率:数据接入后显示(暂无则不显示,绝不编造)。
雷区图把「最容易错的地方」钉在具体位置;错误率数据接入后显示。
教师只点典型错误、不点名。
学生对照自查:这几个位置我有没有踩坑?
图四认知层级图本题落在 Bloom 哪一层
认知层级(Bloom):本题在主序列中的位置记忆理解应用分析●评价创造绿=本题涉及;灰=本题不涉及(层级递进,但不要求每题都到顶)
本题涉及的认知层级(绿)——级别递进,但不要求每题都到顶。
教师据此定课堂标高:只到「应用」的题,不拔到「评价」。
学生知道要练到哪一层:会算 ≠ 会用。
🎯 同型题 · 同考场(Ch7 幂级数 · 题库真题 105 道,取 4 道 · 可溯源 id,非本题改编)
幂级数 ∑n=0∞x2n+12n+1\sum_{n=0}^\infty\frac{x^{2n+1}}{2n+1} 的和函数。
#HC0773-016 | calc | 进阶
看答案
12ln⁡1+x1−x\frac12\ln\frac{1+x}{1-x}
求幂级数 ∑n=0∞xn(n+1)!\sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{(n+1)!} 的和函数。
#HC0773-017 | calc | 进阶
看答案
ex−1x\frac{e^x-1}{x}
若幂级数Σanxn\Sigma a_n x^n在x=2处收敛,则它在x=-1处一定绝对收敛。
#HC0773-018 | judgment | 进阶
看答案
正确
求幂级数Σn=1∞xn/n\Sigma_{n=1}^{\infty} x^n/n的收敛域。
#HC0773-019 | calc | 进阶
看答案
[-1,1)
做法同源:识别特征 → 判别方法 → 验算。答案可折叠,先自己做再看;错误率来自训练记录(样本不足则留白,绝不编造)。
🔧 工程视角 · 学以致用(题库真题 #HC0776-025 | 无穷级数)
工程问题→数学建模→级数工具→工程结论
某投资策略每年盈亏交替:第 11 年盈利 12\dfrac12 份本金、第 22 年亏损 14\dfrac14、第 33 年盈利 18\dfrac18……求累计盈亏的极限(∑n=1∞(−1)n+12n\sum\limits_{n=1}^{\infty}\dfrac{(-1)^{n+1}}{2^n})。
看工程结论
13\dfrac13
把「无穷级数」落到一个真实工程/金融场景——这就是「学以致用」。
🎯 小试一刀 · 先想再对
求幂级数 ∑n=1∞xnn\sum_{n=1}^\infty\frac{x^n}{n} 的收敛域与和函数
你自己做到哪一步?(如实自评,用于生成你的复习路径)
💡 逐项求导后求和再积分
🎯 从会做 → 会迁移解题能力 · 只增不改
🔁 举一反三 · 同型变式回练
以下为本题的同型题(题库真源 · 可溯源)——先自己做,再展开答案:
  1. 将 f(x)=exf(x)=e^{x} 展开为 xx 的幂级数
    看答案对一对
    e^x = ∑ x^n/n! = 1 + x + x²/2! + ...
    题库 12-4 · 幂级数
  2. 将函数f(x)=1/(x2−3x+2)f(x)=1/(x^{2}-3x+2)展开为x的幂级数,并指出收敛域。
    看答案对一对
    ∑n=0∞(1−1/2n+1)xn\sum_{n=0}^{\infty} (1-1/2^{n+1})x^n,|x|<1
    题库 12-8 · 幂级数
  3. 求幂级数 ∑n=1∞(−1)nx2nn\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n x^{2n}}{n} 的收敛半径和收敛域。
    看答案对一对
    R=1R=1,收敛域 [−1,1][-1,1]
    题库 12-20 · 幂级数
📈 考研真题角 · 命题规律(本题库真题 · 可溯源 id · 每页 2 道)
将 f(x)=exf(x)=e^{x} 展开为 xx 的幂级数
#12-4 | 难度 6/6 | 展开
看答案与命题人视角
e^x = ∑ x^n/n! = 1 + x + x²/2! + ...
命题人视角:级数章是「工具+综合」考点——判别法选择、收敛域端点、和函数构造常与微分方程/积分交叉命题。
设 f(x)=x(π−x)f(x)=x(\pi-x),0≤x≤π0\le x\le\pi,将 f(x)f(x) 展开为以 2π2\pi 为周期的正弦级数,并利用该展开式求 ∑n=1∞1(2n−1)3\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^3} 的值。
#12-10 | 难度 5/6 | 证明
看答案与命题人视角
∑n=1∞1(2n−1)3=π332\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{(2n-1)^3}=\frac{\pi^3}{32}
命题人视角:级数章是「工具+综合」考点——判别法选择、收敛域端点、和函数构造常与微分方程/积分交叉命题。