无穷级数 · 将 f(x)=e^x 展开为 x 的幂级数

第11章 无穷级数 | 题库题号 12-4(可溯源)| 一题一图组 · 按题型取式 | 师生双视图同源
载体:自绘 SVG·零外链·数据不出本地
题 干
将 $f(x)=e^{x}$ 展开为 $x$ 的幂级数
还原图分解图路径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) = eˣ在 x = 0 处展开所 求幂级数展开式收敛半径缺口需架桥
把函数在 $x=0$ 处展开为幂级数(Maclaurin 展开),关键是各阶导数。
教师点题:$e^x$ 的导数原地不动,是展开的天然材料。
学生回忆泰勒系数 $a_n=\dfrac{f^{(n)}(0)}{n!}$。
图二分解图系数是怎么生成的
分解链:每一步都可核验f(x) = eˣ各阶导仍为 eˣf⁽ⁿ⁾(0)代 x=0 得 1泰勒系数 aₙ = f⁽ⁿ⁾(0)/n!= 1/n!展开式eˣ = ∑ xⁿ/n!收敛半径R = +∞,∀x 成立
$f^{(n)}(x)=e^x\Rightarrow f^{(n)}(0)=1$,故 $a_n=\dfrac1{n!}$,得 $e^x=\sum\dfrac{x^n}{n!}$。
教师强调:导数代值 → 系数 → 展开式,三步不可跳。
学生写出前三项 $1+x+\dfrac{x^2}{2}$ 自检。
图三路径图本型题的决策步(来自分解库)
① 选基点在 x=0 展开② 求各阶导f⁽ⁿ⁾(0)=1③ 写通项xⁿ/n!④ 定区间R=∞⑤ 结论Maclaurin 展开按序执行;每步产出一个可核验的中间结果。
五步决策:每步产出一个可核验的中间结果,最后一步落到结论。
教师只点拨关键一步,其余留给学生补全。
学生按图逐步执行,把每步的中间结果写下来。
图四雷区图错在哪一步(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」钉在图上的具体位置;错误率数据接入后显示。
教师小结只点典型错误、不点名;若某雷区错误率 > 40%,下节课开头加 3 分钟快问快答。
学生对照自查:这几个位置我有没有踩坑?
图五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)——从「记忆」到「创造」逐级递进。
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)
将函数 $f(x)=\ln(1+x)$ 展开成 $x$ 的幂级数。
#HC0774-003 | calc | 进阶
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$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}\frac{x^n}{n},\;-1<x\le 1$
求 $\sum_{n=1}^{\infty} x^n/n$ 的和函数
#HC0774-009 | calc | 进阶
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-ln(1-x)
将函数$f(x)=1/(1+x^{2})$展开为x的幂级数,并指出收敛区间。
#HC0774-010 | calc | 进阶
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$\Sigma(-1)^n x^{2n}$;|x|<1
利用幂级数展开计算$\int_{0}^{1} e^{-x^{2}} dx$的近似值(取前3项)。
#HC0774-011 | calc | 进阶
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1-1/3+1/10=0.7667(精确值约0.7468)
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)。