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从一个困惑开始

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关于「在这个演示例子中,$\int_0^{\pi/2}\cos x\,dx$ 的最终值是多少?」

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理解原因

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积分后的余弦级数变成正弦级数,是因为对余弦级数的偶数次幂项 x2nx^{2n} 进行积分会产生奇数次幂项 x2n+1x^{2n+1}。结合阶乘简化 (2n)!(2n+1)=(2n+1)!(2n)!(2n+1) = (2n+1)!,得到的级数完全匹配 sin⁡x\sin x 的标准麦克劳林级数。

适用条件:起始级数是 cos⁡x\cos x 的麦克劳林级数。;逐项积分由控制收敛定理证明是合理的。;应用了阶乘恒等式 (2n)!(2n+1)=(2n+1)!(2n)!(2n+1) = (2n+1)!。

理解原因

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可以交换求和与积分,因为控制收敛定理适用。余弦幂级数的各项在区间 [0,π/2][0,\pi/2] 上的绝对值被 11 限制,使得常数函数 g(x)=1g(x)=1 成为一个有效的控制函数,且其在该区间上的积分有限。

适用条件:积分区间是 [0,π/2][0,\pi/2]。;级数项是 (−1)n(2n)!x2n\frac{(-1)^n}{(2n)!}x^{2n}。;控制函数是 g(x)=1g(x)=1。