题目
Problem
(a) State the sum of the series z+z2+⋯+zn, for z=1.
[1]
(b) By letting z=21(cosθ+isinθ) use de Moivre’s theorem to deduce that
m=1∑n(21)msinmθ=45−cosθ(21)n+2sinnθ−(21)n+1sin(n+1)θ+21sinθ.
[6]
(c) Use the result in (b) to find ∑m=1n(21)mmcosmθ in terms of n and θ. [You do not need to simplify your answer.]
[3]
(d) Hence find ∑m=1∞(21)mmcosmθ in terms of cosθ. [You may assume that 2nn→0 as n→∞.]
[2]
题目中文翻译
(a) 写出级数 z+z2+⋯+zn 的和,其中 z=1。
(b) 令 z=21(cosθ+isinθ),使用 de Moivre 定理推得
m=1∑n(21)msinmθ=45−cosθ(21)n+2sinnθ−(21)n+1sin(n+1)θ+21sinθ.
(c) 使用 (b) 的结果,求用 n 和 θ 表示的 ∑m=1n(21)mmcosmθ。[不需要化简答案。]
(d) Hence 求用 cosθ 表示的 ∑m=1∞(21)mmcosmθ。[可以假设当 n→∞ 时 2nn→0。]
解答