已知fn(x)满足微分方程f’n(x)=fn(x)+xn-1ex(n为正整数),且fn(1)=,则级数fn(x)的和为________.

admin2017-05-18  14

问题 已知fn(x)满足微分方程f’n(x)=fn(x)+xn-1ex(n为正整数),且fn(1)=,则级数fn(x)的和为________.

选项

答案-exln(1-x),x∈[-1,1)

解析 本题主要考查一阶微分方程的解与幂级数的和函数.首先求一阶微分方程的解.
由已知条件知fn(x)满足的微分方程可写成

    这是一阶线性微分方程的初值问题,可以用一阶线性微分方程的通解公式求其通解,也可以用下面简便方法:
    将方程两边乘以e-x,得
    f’n(x)e-x-e-xfn(x)=xn-1
于是    [fn(x)e-x]’=xn-1
等式两边积分,得    fn(x)e-x=∫xn-1dx,
即    fn(x)ex=xn+C,
fn(x)=ex
由fn(1)=,得C=0.故fn(x)=xnex
其次求级数fn(x)的和.

令s(x)=,则

等式两边从0到x积分,得

即    s(x)=-ln(1-x),    x∈(-1,1).
因为当x=-1时,s(x)=-ln(1-x)连续,而收敛,所以
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