数项级数的简单整理

对于数项级数的简单整理

1、数项级数的定义

设有数列{{u_{n}}_{n=1 }^{\infty }},称u_{1}+u_{2}+……+u_{n}+......为一个数项级数,简记为\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}

S_{n}=\sum _{k=1}^{n}u_{k},称{S_{n}}为\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}的部分和数列,若\lim_{n\rightarrow \infty }S_{n}=SS\in R,则称\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛且\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}=S

   注:等比级数(几何级数)是\sum _{n=1}^{\infty }aq^{n-1}=a+aq+aq^{2}+......

关系:\sum _{n=1}^{\infty }aq^{n-1}如果\left | q \right |<1,则\sum _{n=1}^{\infty }aq^{n-1}收敛,且收敛时\sum _{n=1}^{\infty }aq^{n-1}=\frac{a}{1-q}

          如果\left | q \right |>=1\sum _{n=1}^{\infty }aq^{n-1}发散.

2、性质

1)\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}\sum _{n=1}^{\infty }ku_{n}同敛散(k\neq 0常数),且在收敛时\sum _{n=1}^{\infty }ku_{n}=k\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}.

2)\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}收敛,则\sum _{n=1}^{\infty }(u_{n}+v_{n})收敛,且\sum _{n=1}^{\infty }(u_{n}+v_{n})=\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}+\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}.

3)收敛时的级数可任意加括号,不改变和.

4)增加,减少,改变有限项,不改变级数的敛散性.

3、收敛的必要条件

\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛,则\lim_{n\rightarrow \infty }u_{n}=0

注:1)u_{n}\rightarrow 0是级数收敛的必要非充分条件.

       2)u_{n}⇏0,则\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}一定发散.

4、敛散性判别法

1)正项级数(\sum _{n=1}^{\infty }u_{n},u_{n}>=0)

⑴有界判别法

   \sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛\Leftrightarrow{S_{n}}有上界.

⑵比较判别法

   \sum _{n=1}^{\infty }u_{n}\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}皆为正项级数,且n充分大时,u_{n}<=v_{n},则

   \sum _{n=1}^{\infty }v_{n}收敛\Rightarrow\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛,\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}发散\Rightarrow\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}发散.

⑶比较法的极限形式

   \lim_{n\rightarrow \infty }\tfrac{u_{n}}{v_{n}}=l

      ①如果0<l<+\infty时,\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}同敛散;

      ②如果l=0时,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}收敛\Rightarrow\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}收敛;

      ③如果l=+\infty时,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}发散\Rightarrow\sum _{n=1}^{\infty }u_{n}发散.

⑷比值法与根值法(比较方便简单的方法)

   \lim_{n\rightarrow \infty }\tfrac{u_{n+1}}{u_{n}}=\rho\lim_{n\rightarrow \infty }\sqrt[n]{u_{n}}=\rho

      ①\rho <1时,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}收敛

      ②\rho >1时,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}发散

      ③\rho =1时,\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}可能收敛,可能发散

2)交错级数(\sum _{n=1}^{\infty }(-1)^{n-1}u_{n}\sum _{n=1}^{\infty }(-1)^{n}u_{n},u_{n}>=0)

Leibniz判别法:对于交错级数\sum _{n=1}^{\infty }(-1)^{n-1}u_{n},若{u_{n}}单调递减趋于0,则\sum _{n=1}^{\infty }(-1)^{n-1}u_{n}收敛.

3)绝对收敛与条件收敛

定义:对任意项级数\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}

   ⑴若\sum _{n=1}^{\infty }\left | v_{n} \right |收敛,则称\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}绝对收敛.

   ⑵若\sum _{n=1}^{\infty }\left | v_{n} \right |发散,但\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}收敛,则称\sum _{n=1}^{\infty }v_{n}条件收敛

注:绝对收敛一定收敛.

  

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