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设,,,为幂级数的和函数。
  1. (1) 证明幂级数的收敛半径不小于;
  2. (2) 证明,并求的表达式。

答案

第 1 问

证明见解析

第 2 问

,,。

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第 1 问

用归纳法证明 。初值 、 满足结论。若 ,则

故结论对所有 成立。于是 时 ,右侧等比级数收敛,比较判别法给出原幂级数绝对收敛,故收敛半径不小于 。

第 2 问

由(1)知在 内可逐项求导。递推式只对 成立,先单独提出 :

因此 ,且 。
积分因子法。方程化为 ,积分因子为

于是 。由 知 ,故 ,。

由(1)知在 内可逐项求导。递推式只对 成立,先单独提出 :

因此 ,且 。
分离变量法。此线性齐次方程在 上系数连续,解的唯一性及 保证 不会与零解相交;由连续性,。因而可以除以 ,得到

积分得 。由 得 ,所以 ,。