求和函数通常指的是一个序列的和的表达式。对于 $n \times x^n$ 的求和,我们可以使用求和符号 $\sum$ 来表示这个序列的和。假设我们有一个序列 $a_n = n \times x^n$,我们想要找到这个序列的和 $S(x)$。
$$S(x) = \sum_{n=1}^{\infty} n x^n$$
这个求和公式可以通过求导的方法来求解。首先,我们考虑一个更简单的序列 $g(x) = \sum_{n=1}^{\infty} x^n$,这是一个等比数列,其和可以表示为:
$$g(x) = \frac{x}{1 - x}$$
接下来,我们对 $g(x)$ 进行求导:
$$g'(x) = \frac{d}{dx} \left( \frac{x}{1 - x} \right)$$
使用商的求导法则:
$$g'(x) = \frac{(1 - x) \cdot 1 - x \cdot (-1)}{(1 - x)^2} = \frac{1 - x + x}{(1 - x)^2} = \frac{1}{(1 - x)^2}$$
而 $g(x)$ 的导数正是我们想要的 $S(x)$:
$$S(x) = g'(x) = \frac{1}{(1 - x)^2}$$
因此,$n \times x^n$ 的求和函数为:
$$S(x) = \frac{1}{(1 - x)^2}$$
这个公式在 $|x| < 1$ 的范围内成立。
总结:
$$S(x) = \sum_{n=1}^{\infty} n x^n = \frac{1}{(1 - x)^2}$$
这个公式适用于 $|x| < 1$ 的范围。