题目
20. (5.0分) 已知S(x)=sum_(n=1)^inftya_(n)x^n,则S(x)连续的x最大范围( )A. 以上都不对B. 收敛域C. 收敛区间D. (-infty,+infty)
20. (5.0分) 已知$S(x)=\sum_{n=1}^{\infty}a_{n}x^{n}$,则S(x)连续的x最大范围( )
A. 以上都不对
B. 收敛域
C. 收敛区间
D. $(-\infty,+\infty)$
题目解答
答案
B. 收敛域
解析
本题考查幂级数的连续性以及收敛域、收敛区间的相关知识。解题的关键在于理解幂级数在不同区间的性质,以及收敛域和收敛区间的概念,通过分析幂级数的连续性与这些概念之间的关系来确定答案。
1. 明确相关概念
- 收敛区间:对于幂级数$\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}x^{n}$,通过求其收敛半径$R$(可使用比值判别法$\lim\limits_{n \to \infty} \left|\frac{a_{n + 1}}{a_{n}}\right|=\frac{1}{R}$),得到收敛区间为$(-R, R)$。在收敛区间内,幂级数绝对收敛,但在区间端点处的敛散性需要单独判断。
- 收敛域:是在收敛区间的基础上,考虑区间端点处幂级数的敛散性后得到的使幂级数收敛的所有$x$的取值集合。
- 幂级数的连续性:幂级数$S(x)=\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}x^{n}$在其收敛域内是连续的。这是因为幂级数在收敛域内是一致收敛的(阿贝尔定理:若幂级数$\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}x^{n}$在$x = x_0$($x_0\neq0$)处收敛,则对于满足$\vert x\vert\lt\vert x_0\vert$的一切$x$,幂级数绝对收敛;并且幂级数在其收敛区间内闭一致收敛),而一致收敛的函数项级数的和函数是连续的。
2. 分析各选项
- 选项A:由于选项B是正确的,所以选项A错误。
- 选项B:根据幂级数的连续性性质,$S(x)=\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}x^{n}$在其收敛域内连续,所以该选项正确。
- 选项C:收敛区间只是一个开区间,没有考虑端点处的情况,而幂级数在收敛区间的端点处可能不连续,所以不能说$S(x)$连续的$x$最大范围是收敛区间,该选项错误。
- 选项D:并不是所有的幂级数都在$(-\infty, +\infty)$上收敛,只有当收敛半径$R = +\infty$时,幂级数才在$(-\infty, +\infty)$上收敛,一般情况下幂级数的收敛范围是有限的,所以该选项错误。