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将ln(x^2+x+1)展开为x的幂级数,请问这道题怎么做?
2024-12-24 07:20:55 责编:小OO
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将ln(x^2+x+1)展开为x的幂级数,首先需要了解ln(1+x)的泰勒展开式。我们知道ln(1+x)可以表示为x-x^2/2+x^3/3-x^4/4+x^5/5……的级数形式。接下来,我们通过一个巧妙的方法来展开ln(x^2+x+1)。

注意到(x^2+x+1)可以写成(1-x^3)/(1-x)的形式,即有1-x^3=(1-x)(1+x+x^2)。由此,可以得到ln(1+x+x^2)与ln(1-x^3)和ln(1-x)之间的关系,即ln(1+x+x^2)=ln(1-x^3)-ln(1-x)。接下来,我们需要化简这个表达式。

将ln(1-x)代入其泰勒级数形式,得到ln(1-x)=-x-x^2/2-x^3/3-x^4/4-x^5/5……。而ln(1-x^3)同样可以表示为其泰勒级数形式,即ln(1-x^3)=-x^3-x^6/2-x^9/3-x^12/4-x^15/5……。因此,我们有ln(1+x+x^2)=(-x^3-x^6/2-x^9/3-x^12/4-x^15/5……)-(-x-x^2/2-x^3/3-x^4/4-x^5/5……)。

将上面的级数进行化简,可以得到ln(1+x+x^2)的幂级数形式。具体化简过程如下:

ln(1+x+x^2)=-x^3-x^6/2-x^9/3-x^12/4-x^15/5……+x+x^2/2+x^3/3+x^4/4+x^5/5……

通过合并同类项,我们得到ln(1+x+x^2)的幂级数展开式。经过化简后,可以得到ln(1+x+x^2)的幂级数为x-x^2/2+x^3/3-x^4/4+x^5/5……+x^2/2+x^3/3+x^4/4+x^5/5……-x^3-x^6/2-x^9/3-x^12/4-x^15/5……。

这样,我们就可以得到ln(1+x+x^2)的幂级数展开式,即ln(1+x+x^2)=x-2x^3/2+2x^4/4-2x^5/5……+O(x^6)。这个展开式对于x的值在(-1,1)范围内是有效的。

通过这个展开式,我们可以方便地计算ln(x^2+x+1)的近似值,特别是在x接近0时,这个展开式可以提供一个很好的近似结果。

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