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6 w. c% |6 U7 D8 P6 G" P2 E% \. Z2 L" I
在武汉大学数学系编<<数学分析 ∙ 下册>>,1978年10月第一版,人民教育出版社.67页至69页. 对二项式幂的展式有如下论述: 4) 二项式幂的展式: (1+x)^m=1+mx+[m(m-1)/2!]x^2+⋯ +[m(m-1)(m-2)⋯(m-n+1)/n!] x^n+⋯, -1<x<1 (13) 其中m可以是任何实数, 右边这个级数称作二项式级数. 如果m是正整数, 则上面式子中的级数就只到x^m的项为止, 后面的各项都等于零了. 这样,(13) 不是别的, 就是我们在中学学过的二项式定理. 以下我们将假定m不是正整数, 于是(13) 右面的确是有无穷项的幂级数. 为了证明这一展开式, 首先注意, 用3.1段中的定理 2, 很容易证明(13) 右边这级数的收敛半径R=1.于是它的和函数S(x) 定义于|x|<1:
( B* s" B0 |1 ` S(x)=1+mx+[m(m-1)/2! ]x^2+⋯+ [m(m-1)(m-2)⋯(m-n+1)/n!]x^n+⋯ (13)’ 问题是要证明S(x)=(1+x)^m . 为了要证明这一点, 我们把(13)’ 式逐项求导数(x始终取定在|x|<1的范围内) 得: A# h; q1 A, U1 @! g' w, |+ g" P
S'(x)=m+m(m-1)x+[m(m-1)(m-2)/2!]x^2+⋯ +[m(m-1(m-2))⋯(m-n)/n!] x^n+⋯) ? H0 J0 k; j& H
或
; V1 x$ I8 B2 Z n8 A' O S'(x)/m=1+(m-1)x+[(m-1)(m-2)/2!] x^2+⋯ +[(m-1)(m-2)⋯(m-n)/n! ]x^n+⋯
o# L8 ^! B. N/ x$ T0 i 把此式两边乘以x,得+ }, v$ R. a: s! F9 j9 A' }
xS'(x)/m=x+(m-1)x^2+[(m-1)(m-2)/2!]x^3+⋯ +[(m-1)(m-2)⋯(m-n)/n!] x^(n+1)+⋯
; I2 r+ c4 X$ M u' Y再把此两式相加,得
: K# m Q2 D' s( f! D E (1+x)S'(x)/m=1+mx+[(m-1)(m-2)/2!+(m-1)]x^2 +[(m-1)(m-2)(m-3)/3!+(m-1)(m-2)/2!]x^3 +⋯ +[(m-1)(m-2)⋯(m-n)/n! +(m-1)(m-2)⋯(m-n+1)/(n-1)!]x^n+⋯
4 O1 n L% I' W" g7 z" Z' E" Y& R) M =1+mx+[m(m-1)/2!] x^2+ [m(m-1)(m-2)/3!]x^3+⋯ +[m(m-1)(m-2)⋯(m-n+1)/n!] x^n+⋯
5 \+ P6 C& r+ u8 V. @4 b$ B/ f而右边这个级数又回到了(13)’ 的右边, 所以得到S(x) 的一个一阶微分方程:2 C' @; C7 f3 {- W- K" {3 N/ s
(1+x)S'(x)/m=S(x)或即S'(x)/S(x)=m/(1+x)
/ [: w0 w5 ] w& i1 t- I' }两边求积分
/ b7 r8 ^6 a9 k! L ∫[S'(x)/S(x)]dx=∫[m/(1+x)]dx [size=15.3333px]即
8 r' `% L u- Z% |9 s# c lnS(x)=mln(1+x)+C 但是,当x=0时, 由(13)’ 很明显S(0)=1,即lnS(0)=0, 因此在上式中令x=0代入后立刻可以知道C=0. 从而 lnS(x)=mln(1+x)= ln(1+x)^m
& ?/ h2 h8 ~; d这就是说,5 i! h# c3 m& {* ^4 q
S(x)=(1+x)^m! a# L7 C; C2 ^. _/ p x
上述论证看似严谨, 以后有作者持上述观点发表了专题论文. 仔细分析, 根据基本积分表有 [size=15.3333px]∫[1/S(x)]dx =lnS(x)+C+ Y* c% u8 g6 q8 x6 u& }
由于C=0, 比较上述论证, 得: D" G& p4 t# u& E8 y
[size=15.3333px]∫[S'(x)/S(x)]dx=[size=15.3333px]∫[1/S(x)]dx
2 Q5 {3 R1 _9 b( ]3 H即+ Y. P0 W2 t6 S3 K
S'(x)=1; a3 _1 D! m6 O% V
这与: ]8 g$ I* j0 ]2 d7 L6 k
S'(x)=[m/(1+x)]S(x)
; d( i* V) W7 Q, }- \$ X3 D- `: c不兼容.亦即原著论述只能得到恒等式( a3 l1 I. c& G8 r* t% {
[size=15.3333px] (1+x)^m[size=15.3333px] =(1+x)^m
; s8 \, s; n. b% p5 {; W2 `* ]& S或原式6 w& a1 g4 f+ k; q2 ^
S(x)=1+mx+[m(m-1)/2! ]x^2+⋯+[m(m-1)(m-2)⋯(m-n+1)/n!]x^n+⋯3 c% ~6 _# K& Z. N: F
9 q; ^+ p* x/ O& S X
这样原著关于二项式幂的展式论证没有意义.盼武汉大学数学系在再版数学分析时更正.
1 V1 P w! i5 R) ^- s" v8 I% c
# G& [- B& R0 s5 Q2 l u! W& n& @7 M4 P3 l
3 C. I3 w1 ?/ o
0 J) d: c$ q2 k3 w8 F) c9 a% k5 Q2 J; ^9 D V/ K
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