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2022南开大学数学分析III期中考试试题参考思路

2022-11-11 22:36 作者:noobzz_  | 我要投稿

本文仅供笔者复习时使用,如有错误,欢迎指正,也欢迎讨论。

        2022年11月4日,这注定是2021级数院同学们难忘的一天,同学们欢声笑语地走入考场,却都无不例外的流着泪走出来,就让我们来看看这份平均分五十多分的试卷到底难在哪。

       1(1)  一上来的第一题就给了满怀信心的同学们当头一棒,%5Cvert%20%5Ccos%202%5En%20%5Cvert%20这玩意儿很难估计,也不能像%5Csum_%7B1%7D%5E%5Cinfty%5Ccos%20nx那样用和差化积估计。但细心观察,我们能发现相邻两项间有

%5Cvert%20%5Ccos%202x%5Cvert%20%3D%20%5Cvert%20%5C%202cos%5E2%20x%20-1%5Cvert%20,这启示我们%5Cvert%20%5Ccos%20x%5Cvert%20%20%2B%5Cvert%20%5Ccos%202x%5Cvert%20%5Cgeq%20C,再结合分母的发散性可知该级数发散。

        1(2)  是唯一一道纯送,不讲。

        第2题,长的很像课本上的例题,那我们就先使用一些常规操作

         原式= %5Csum_%7Bk%3D0%7D%5E%5Cinfty%20%20%5Cint_%7Bk%5Cpi%20%7D%5E%7B(k%2B1)%5Cpi%20%7D%20%5Cfrac%7Bx%5Ep%7D%7B1%2Bx%5Eqsin%5E6x%7D%20%3D%5Csum_%7Bk%3D0%7D%5E%5Cinfty%20%202%5Cint_%7B0%20%7D%5E%7B%5Cfrac%7B%5Cpi%20%7D%7B2%7D%20%20%7D%20%5Cfrac%7B(x%2Bk%5Cpi%20)%5Ep%7D%7B1%2B%EF%BC%88x%2Bk%5Cpi%20%EF%BC%89%5Eqsin%5E6x%7D,我们再观察这个的上界,利用%5Cfrac%7B2%7D%7B%5Cpi%7Dx%20%5Cleq%20%5Csin%20x%20%5Cleq%20x,能得到

原式%5Cleq%20%5Csum_%7Bk%3D0%7D%5E%5Cinfty%20%202%5Cint_%7B0%20%7D%5E%7B%5Cfrac%7B%5Cpi%20%7D%7B2%7D%20%20%7D%20%5Cfrac%7B(1%2Bk%5Cpi%20)%5Ep%7D%7B1%2B%EF%BC%88k%5Cpi%20%EF%BC%89%5Eq%EF%BC%88%5Cfrac%7B2%7D%7B%5Cpi%20%7D%20x%EF%BC%89%5E6%7D,令y%5E6%3D%5Cfrac%7B(k%5Cpi%20)%5Eq2%5E6%7D%7B%5Cpi%5E6%20%7D%20x%5E6换元,最终我们大概得到阶的估计原式%5Cleq%20%5Csum_%7Bk%3D1%7D%5E%5Cinfty%20C_%7B1%7D%20k%5E%7Bp-%5Cfrac%7Bq%7D%7B6%7D%20%7D,而另一侧用类似的方法能得到类似的结果,故原式是与k%5E%7Bp-%5Cfrac%7Bq%7D%7B6%7D%20%7D同阶的。

        第3题,只要知道Froulanni公式就不难,不知道的情况下想到换元也是比较显然的

        第4题,难算,不写(?

        第5题,我在看到题时立马能想到的有两个思路,一是利用复变的Liouville定理,二是利用调和函数的平均值性质,这都是可行的。利用Liouville定理来证明是很简单的,只需要构造一个复解析函数,然后再套个exp从而将实部与函数的模对应起来。而平均值定理的基本思路是利用u(x_%7B0%7D%20)%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Cpi%20r%5E2%7D%20%5Cint_%7B%5Cvert%20y-x_%7B0%7D%20%20%5Cvert%5Cleq%20r%20%7D%5E%7B%7D%20u(y)dy,然后我们考虑平面上任意两个点x_%7B1%7D%20x_%7B2%7D%20u(x_%7B1%7D%20)-u(x_%7B2%7D%20)其实就是两个圆盘的差,当圆盘的半径很大时,两个圆盘的重合部分占比几乎是100%(因为未重合部分面积S不会大于一个半径为%5Cvert%20x_%7B2%7D%20-x_%7B1%7D%20%20%5Cvert%20圆环),这样我们%5Clim_%7Br%5Cto%5Cinfty%7D%20%20u(x_%7B2%7D%20)-u(x_%7B1%7D)%5Cleq%20%5Cfrac%7BS%7D%7B%5Cpi%20r%5E2%7D%20M%20%3D0。当然,其实使用平均值定理之后,似乎也可以利用调和函数的梯度估计,进而类似复变Liouville定理一样给出u(x)导数为0的证明。

        第6题,把p>1的两分收了就走人(bushi   

        正经做的话是将级数和积分对应起来,考虑%5Cint_%7Bn%7D%5E%7Bn%2B1%7D%20%5Cfrac%7B%5Ccos%20%5Csqrt%7Bn%7D%20%20%7D%7Bn%5Ep%7D%20-%5Cfrac%7B%5Ccos%20%5Csqrt%7Bx%7D%20%20%7D%7Bx%5Ep%7Ddx ,这两个鬼东西到底差了多少呢,这就需要我们将%5Cfrac%7B%5Ccos%20%5Csqrt%7Bx%7D%20%20%7D%7Bx%5Ep%7D在x=n处进行粗略的taylor展开来估计,估计的过程比较复杂,可能一次不行还得估计两次。但有了这个思路之后应该是能自己做出来的(其实就是偷懒不想写了),这10分可谓是来之不易啊。


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