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级数敛散性判别方法的归纳
(西北师大)
摘要:无穷级数是《数学分析》中的一个重要组成部分,它是研究函数、进行数值运算及数据分析的一种工具,目前,无穷级数已经渗透到科学技术的很多领域,因而级数收敛的判别在级数的研究中亦显得尤为重要,然而判定级数敛散性的方法太多,学者们一时很难把握,本文对级数的敛散性的判别方法作了全面的归纳,以期对学者们有所帮助。
关键词:级数;收敛;判别 ;发散
一. 级数收敛的概念和基本性质
给定一个数列{},形如
①
称为无穷级数(常简称级数),用表示。无穷级数①的前n项之和,记为
=②
称它为无穷级数的第n个部分和,也简称部分和。若无穷级数②的部分和数列{},若级数的部分和发散则称级数发散。
研究无穷级数的收敛问题,首先给出大家熟悉的收敛级数的一些基本定理:
定理1 若级数和都收敛,则对任意的常数c和d,级数亦收敛,且=c+d
定理2 去掉、增加或改变级数的有限个项并不改变级数的敛散性
定理3 在收敛级数的项中任意加括号,既不改变级数的收敛性,也不改变它的和。
定理4 级数①收敛的充要条件是:任给>0,总存在自然数N,使得当m>N和任意的自然数
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,都有<
以上是收敛级数的判别所需的一些最基本定理,但是,在处理实际问题中,仅靠这些是远远不够的,所以在级数的理论中必须建立一系列的判别法,这就是本文的主要任务。
由于级数的复杂性,以下只研究正项级数的收敛判别。
二 正项级数的收敛判别
各项都是由正数组成的级数称为正项级数,正项级数收敛的充要条件是:部分和数列{}有界,即存在某正整数M,对一切正整数 n有<M。从基本定理出发,我们可以由此建立一系列基本的判别法
1 比较判别法
设和是两个正项级数,如果存在某正数N,对一切n>N都有,则
(i)级数收敛,则级数也收敛;
(ii)若级数发散,则级数也发散。
例 1 . 设收敛,证明:收敛(>0).
证明:因为 0<<
易知:收敛(积分判别法),又收敛,所以收敛。
由比较判别法知收敛(>0).
例 2 . 证明:级数都是条件收敛的。
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