定义陈述
设 为实数列,。称形如
的函数项级数(ANL-DEF-035)为以 为中心的幂级数, 称为它的系数。
特别地,当 时
是最常用的标准形式(一般幂级数经平移 即化为此形)。
约定: 项取 (即使 ),故幂级数在中心 处恒收敛于 。
与相近概念的区别
| 概念 | 形式 | 特点 |
|---|---|---|
| 一般函数项级数 | 通项任意 | 收敛域形状任意 |
| 幂级数 | 通项 系数 幂 | 收敛域必为以 为中心的区间(ANL-DEF-038) |
| 多项式 | 有限项幂级数 | 处处收敛,本质有限和 |
| Taylor 级数(ANL-DEF-039) | 由函数生成的特殊幂级数 |
直觉理解
幂级数是”无穷次多项式”——把多项式 的项数推向无穷。它的特殊之处在于:通项的 依赖被锁死为纯幂次 ,使收敛行为高度规整。
这种规整性带来一个深刻结论(ANL-DEF-038):幂级数的收敛域必是一个以中心 为对称中心的区间(可能退化为一点或全直线),不会像一般函数项级数那样支离破碎。在收敛区间内部,幂级数还能像多项式一样逐项求导、逐项积分(ANL-THM-046),这使它成为表示与计算函数(、 等,ANL-DEF-039)的核心工具。
典型例子:
- 几何级数 (系数 ,中心 );
- 指数级数 (系数 )。
链接
- 作为特例的函数项级数:ANL-DEF-035
- 收敛半径与收敛区间:ANL-DEF-038
- 由函数生成的幂级数:ANL-DEF-039
- 收敛半径公式与逐项运算:ANL-THM-046