无穷级数 · 函数 f(x)=arctan⁡xf(x) = \arctan x 的麦克劳林展开式

考研难度进阶 · 2/6
第11章 无穷级数 | 题库题号 12-21(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
函数 f(x)=arctan⁡xf(x) = \arctan x 的麦克劳林展开式中 x7x^7 项的系数为 ‾\underline{\hspace{2.5cm}}。
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f(x) = arctan x求 x⁷ 项系数所 求系数 = ?缺口需架桥
求某一幂次的系数:用已知标准展开直接对照,不必逐阶求导。
教师点题:arctan x 的已知麦克劳林展开。
学生写出 arctan⁡x=x−x33+x55−x77+⋯\arctan x=x-\frac{x^3}{3}+\frac{x^5}{5}-\frac{x^7}{7}+\cdots。
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. arctan⁡x=x−x33+x55−x77+⋯\arctan x = x - \dfrac{x^3}{3} + \dfrac{x^5}{5} - \dfrac{x^7}{7} + \cdots(∣x∣≤1|x| \le 1)。
  2. x7x^7 项为 −x77-\dfrac{x^7}{7},系数为 −17-\dfrac{1}{7}。
标准解答(题库真题自带):x⁷ 项为 −x77-\frac{x^7}{7} ⇒ 系数 −17-\frac17。
教师强调正负交替 = (−1)n(-1)^n。
学生核对符号与次数。
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「幂级数展开」)。
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 幂级数展开 · 题库真题 33 道,取 4 道 · 可溯源 id,非本题改编)
幂级数 ∑n=1∞x2n−12n−1\sum_{n=1}^{\infty} \frac{x^{2n-1}}{2n-1} 的和函数在 x=1x=1 处的值为 ______。
#HC07幂级数展-001 | fill | 进阶
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12ln⁡1+x1−x=12ln⁡2\frac12\ln\frac{1+x}{1-x}=\frac12\ln2 在 x=1x=1 发散,x=12x=\frac12 时值为 12ln⁡3\frac12\ln3
求幂级数∑n=1∞(x−1)nn⋅2n\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(x-1)^n}{n\cdot 2^n}的收敛域。
#HC07幂级数展-004 | fill | 进阶
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[-1,3)
在金融数学中,一笔投资每年收益率为r,n年后的终值为(1+r)^n。利用二项展开式(1+r)n=∑C(n,k)rk(1+r)^n=\sum C(n,k)r^k,近似计算r=0.05,n=10时的终值(取展开前3项)。
#HC07幂级数展-006 | calc | 进阶
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1.6125
函数 f(x)=arctan⁡xf(x) = \arctan x 的麦克劳林展开式中 x7x^7 项的系数为 ‾\underline{\hspace{2.5cm}}。
#HC07幂级数展开-002 | fill | 进阶
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−17-\dfrac{1}{7}
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 #HC0776-024 | 无穷级数)
工程问题→数学建模→级数工具→工程结论
信号每经过一级中继站强度衰减为原来的 23\dfrac23。求各级剩余强度之和与初始强度的比值(∑n=1∞23n\sum\limits_{n=1}^{\infty}\dfrac{2}{3^n})。
看工程结论
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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
函数 f(x)=arctan⁡xf(x) = \arctan x 的麦克劳林展开式中 x7x^7 项的系数为 ‾\underline{\hspace{2.5cm}}。
你自己做到哪一步?(如实自评,用于生成你的复习路径)
💡 arctan⁡x=∑(−1)kx2k+1/(2k+1)\arctan x = \sum (-1)^k x^{2k+1}/(2k+1)
🎯 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. 设 f(x)f(x) 是周期为 2π2\pi 的函数,在 [−π,π)[-\pi,\pi) 上 f(x)=x2f(x)=x^2,求其傅里叶级数。
    看答案对一对
    π23+4∑n=1∞(−1)nn2cos⁡nx\frac{\pi^2}{3} + 4\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n^2} \cos nx
    题库 12-9 · 幂级数展开
  2. 设 f(x)f(x) 是周期为 2π2\pi 的奇函数,在 [0,π][0,\pi] 上 f(x)=xf(x)=x,求其傅里叶级数。
    看答案对一对
    2∑n=1∞(−1)n+1nsin⁡nx2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n+1}}{n} \sin nx
    题库 12-15 · 幂级数展开
  3. 将 f(x)=sin⁡xf(x)=\sin x 展开成 xx 的幂级数(麦克劳林级数)。
    看答案对一对
    ∑n=0∞(−1)n(2n+1)!x2n+1\sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1}
    题库 12-27 · 幂级数展开
📈 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。