數列與級數
冪級數(power series)
冪級數就像一個沒有盡頭的多項式:它不在 x^2 或 x^3 處停下,而是永遠繼續,用越來越高次的 x 的冪,每一項配上自己的係數。你可以把它想成一份配方,用無窮多個簡單的多項式零件、一層疊一層地搭出一個函數。
它的形式是 sum c_n*x^n = c_0 + c_1*x + c_2*x^2 + c_3*x^3 + ...,其中 c_n 是固定的數。對給定的 x,這不過是一列數構成的無窮級數,於是我們要問它是否收斂。通常它在距中心某個距離 R 之內的所有 x 處收斂、在此之外發散;R 稱為收斂半徑。所以冪級數在一個區間上(常常是 (-R, R))定義了一個函數,端點需要單獨檢驗。
冪級數之所以重要,是因為在它的收斂區間內,它的表現幾乎和多項式一樣——可以逐項求導和積分——卻能表示遠為豐富的函數。這正是計算器和電腦能算出 e^x 或 sin(x) 之類的原因:它們把一個冪級數的前若干項相加,加到所需的精度為止。
1/(1 - x) = 1 + x + x^2 + x^3 + ..., valid for |x| < 1
這其實就是公比 r = x 的幾何級數,其收斂半徑為 R = 1。
冪級數只在它的收斂半徑之內等於它所表示的函數;在該區間之外級數發散,等式不再成立。
又稱
另見