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Chap11 级数

数项级数的基本概念

几何级数:

\[\sum_{n=1}^{\infty}aq^{n-1}(a\ne0)\]

\(|q|<1\) 时收敛,其和为 \(\frac{a}{1-q}\);当 \(|q|\ge1\) 时发散

p 级数:

\[\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^p}\]

\(p>1\) 时收敛;当 \(p\le1\) 时发散;\(p=1\) 时,该级数又称为调和级数

正项级数敛散性的判别法

判别法

  • 积分判别法

\(f(x)\) \([1,\infty)\) 上是非负且递减的连续函数,设 \(u_n=f(n),n=1,2,3,...\),则该级数 \(\sum_{n=1}^\infty u_n\) 与反常积分 \(\int_1^{+\infty}f(x)\) 的敛散性相同

一般级数收敛性的判别法

交错级数

交错级数:\(\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}u_n(u_n>0)\)

莱布尼茨公式

若有交错级数 \(\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}u_n(u_n>0)\) 满足下列条件:

  • \(u_1\ge u_2 \ge u_3\ge...\)
  • \(\lim_{n\rightarrow \infty}{u_n}=0\)

\(\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}u_n\) 收敛,且它的和 \(S<u_1\)

绝对收敛级数与条件收敛级数

定理

\(\sum_{n=1}^\infty |u_n|\) 收敛,则 \(\sum_{n=1}^\infty u_n\) 收敛

\(\sum_{n=1}^\infty u_n\) 为一般级数

  • \(\sum_{n=1}^\infty |u_n|\) 收敛,称 \(\sum_{n=1}^\infty\) 绝对收敛

  • \(\sum_{n=1}^\infty |u_n|\) 发散,称 \(\sum_{n=1}^\infty\) 条件收敛

幂级数及其和函数

阿贝尔定理

  • 若级数 \(\sum_{n=0}^\infty a_nx^n\) \(x=x_0(x_0\ne 0)\) 处收敛,则满足 \(|x|<|x_0|\) 的一切 \(x\) 都使该幂级数绝对收敛
  • 若级数 \(\sum_{n=0}^{\infty}a_nx^n\) \(x=x_0(x_0\ne 0)\) 处发散,则满足 \(|x|>|x_0|\) 处的一切 \(x\) 都使该幂级数发散

定理:柯西 - 阿达玛公式

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