题目
将函数 (x)=(a)^x 展开成x的幂级数.
题目解答
答案
解析
本题考查函数展开成幂级数的知识,解题思路是利用已知的指数函数$e^x$的幂级数展开式,通过对函数$f(x)=a^x$进行变形,再代入$e^x$的幂级数展开式来得到$a^x$的幂级数展开式。
- 对函数$f(x)=a^x$进行变形:
根据对数恒等式$a^b = e^{b\ln a}$,对于函数$f(x)=a^x$,可将其变形为$a^x = e^{x\ln a}$。 - 利用$e^x$的幂级数展开式:
已知指数函数$e^x$的幂级数展开式为$e^x=\sum_{n = 0}^{\infty}\frac{x^n}{n!}$,其收敛区间为$-\infty < x < +\infty$。 - 将$x$替换为$x\ln a$:
把$e^x$展开式中的$x$用$x\ln a$替换,可得$e^{x\ln a}=\sum_{n = 0}^{\infty}\frac{(x\ln a)^n}{n!}$。
根据幂的运算法则$(ab)^n=a^nb^n$,进一步化简为$e^{x\ln a}=\sum_{n = 0}^{\infty}\frac{(\ln a)^n}{n!}x^n$。
由于$e^x$展开式的收敛区间为$-\infty < x < +\infty$,那么$e^{x\ln a}$展开式的收敛区间同样为$-\infty < x < +\infty$。