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109 政大微積分 Part I 第 9 題

考題 / 轉學考微積分 / 政大 / 微積分

109學年度 · 109微積分 · 第 9 題

題目

Problem

Let S={r:r is a positive number such that ∑k=0∞xk/k! converges absolutely for ∣x∣<r}S=\{r:r \text{ is a positive number such that } \sum_{k=0}^{\infty}x^k/k! \text{ converges absolutely for } |x|<r\}. Which of the following statement is true?

(a) SS is empty.

(b) SS is nonempty and r≤1r\le 1 for all r∈Sr\in S.

(c) SS is nonempty and if for some r∈Sr\in S, a function ff is defined as f(x)=∑k=0∞xk/k!f(x)=\sum_{k=0}^{\infty}x^k/k! for x∈(−r,r)x\in(-r,r), then f′(x)>f(x)f'(x)>f(x) for x∈(0,r)x\in(0,r).

(d) S=(0,∞)S=(0,\infty).

(e) None of the above statements is true.

解答

考慮冪級數

∑k=0∞xkk!.\sum_{k=0}^{\infty}\frac{x^k}{k!}.

對其一般項做比值判別法:

∣xk+1/(k+1)!xk/k!∣= ∣x∣k+1⟶0.\left| \frac{x^{k+1}/(k+1)!}{x^k/k!} \right| =\,\frac{|x|}{k+1}\longrightarrow0.

這對每一個實數 xx 都小於 11,所以該級數在整條實軸都絕對收斂,收斂半徑為無限大。故每個正數 rr 都屬於 SS。

答案: (d),即 S=(0,∞)S=(0,\infty)。