解 因为 ,源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn
所以 .
即该级数为正项级数
又因为 收敛,再由正项级数比较判别法可知原级数收敛.
说明当所要判断级数是由不同类型的函数式复合而成时,可以利用泰勒公式并结合放缩技巧将级数通项简化,便于进一步判断敛散性.此外泰勒公式还可以用于判断广义积分的敛散性.
3.4 恒等式以及不等式的证明
例4 设 在 上有连续的二阶导数,且 ,试证
,
分析 因为不等式右边具有 ,可以考虑将函数 = 展开为二阶泰勒公式,为便于使用 ,可在点 处泰勒展开,接着再使 , ,此时式子可以得到简化.
证明 ,设 ,
则有 , , , ,
把 在 处展开二阶泰勒公式
其中 在 与 之间, 在 与 之间,接着再分别令 , ,然后相加可得
又因为 在 上连续,再由介值定理可知 ,使得
说明当已知被积函数是二阶及二阶以上可导时,可以使用泰勒公式.其展开式要依据题目中的要求选取适当的展开点,因为泰勒公式为局部函数.展开后,再对泰勒余项做适当的处理即可,一般是运用中值定理.该方法同样适用于不等式的证明.
例5 设 在 上二次可导,且 , ,试求 ,使得 .
证明 因为 的最小值不是在区间端点取得,
所以 ,使得 ,且 ,即 在 处的泰勒展开式为