级数收敛判断

什么是级数?

      如果给定一个数列u1,u2,u3,...,un,...,则由此数列构成的表达式u1+u2+u3+...+un+...称为常数项无穷级数(简称级数)。

什么是等比级数?

        形如\sum aq^{n}=a+aq+aq^{2}+...+aq^{n}+...的无穷级数叫做等比级数。很显然等比级数包含于无穷级数。

什么样的级数是收敛的?

        如果级数的部分和数列{Sn}有极限s,即

                                                               )\Delta T\ll T,\Delta P\ll P,lim_{n\rightarrow\infty }s_{n}=ss为常数

什么样的级数是发散的?

        如果数列的部分和数列{Sn}极限不存在。

如何判断级数是发散还是收敛?

               若级数是形如\sum_{n \to \infty } aq^{n}=a+aq+aq^{2}+...+aq^{n}+...的等比级数,则根据等比级数的求和公式:

       s=(a_{1}-a_{n}q)/(1-q),分析:若\left |q \right |< 1, 则q^{n}(n \to \infty )\rightarrow 0,很显然,s=a/(1-q),是个常数了,此时级数收敛。

                                                          若\left |q \right |>1, 则q^{n}(n \to \infty )\rightarrow \infty,显然,此时级数发散。

                                                          若q=1,则s=na_{1},又n\rightarrow \infty,显然,此时级数发散。

                                                          若q=-1,则s=a-a+a-a+a-...,当n为偶数时,s=0

                                                                                                                             当n为奇数时,s=a

                                                                              所以s的极限不存在,此时级数发散。

             一个常数乘以一个收敛级数将得到一个收敛级数。

             两个收敛级数相加还是收敛级数。

             在级数中去掉或加上或改变有限项,不会改变级数的收敛性。

             若级数\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}收敛,则\lim_{n\rightarrow \infty }u_{n}=0。这个一般都是用来先证明级数的最后一项不是0,可以推出他不是收敛的,从而这        个级数是发散的。

             若级数是正项级数(各项都是正数或零),那么我们可以根据以下规则判断级数是收敛还是发散:

                           设\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}都是正项级数,且v_{n}\geq u_{n}`,可以得出:

                                    (1)如果级数\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}收敛,则级数\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}也收敛;

                                    (2)如果级数\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}发散,则级数\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}也发散。

                           很明显,如果需要运用这条定理来判断A级数的敛散性,你需要知道另外一个B级数的敛散性。然后通过比较                        每一项的大小来决定A级数的敛散性。所以就需要对一些级数的敛散性有一些储备:

                                                           \sum_{n=1}^{\infty }1/n是一个发散级数

                                                           \sum_{n=1}^{\infty }1/n(n+1)是一个收敛级数

                                                                  拓展:\sum_{n=1}^{\infty }1/n(n+1)+1=\sum_{n=1}^{\infty }1/n^{2} ,故\sum_{n=1}^{\infty }1/n^{2}也是一个收敛级数                                

                          设\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}都是正项级数,且存在自然数N,使当n\geq N时有u_{n}\leq ku_{n}(k> 0),如果\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}收敛收敛,则                            \sum_{n=1}^{\infty }u_{n}也收敛,如果\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}收敛发散,则\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}也发散。

                          设\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}都是正项级数,如果\lim_{n\rightarrow \infty }u_{n}/v_{n}=l(0\leq l\leq +\infty ),   则\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}收敛,\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}收敛。

                                                                               如果\lim_{n \to \infty }u_{n}/v_{n}=l\lim_{n \to \infty }u_{n}/v_{n}=+\infty,则\sum_{n=1}^{\infty }v_{n}发散,\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}发散。

                                       运用此定理你需要知道是\lim_{n \to \infty }u_{n}\lim_{n \to \infty }v_{n},然后再将\lim_{n \to \infty }u_{n}\lim_{n \to \infty }v_{n}相除,从而得到敛散性。

                         设\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}是正项级数,并且\lim_{n \to \infty }u_{n+1}/u_{n}=p_{n}, 且:

                                       (1)当p<1时,级数收敛;

                                       (2)当p>1时,级数发散;

                                       (3)当p=1时,级数有可能收敛,也可能发散。

                                相比较上面两个推论可知此推论只关注于\lim_{n \to \infty }u_{n+1},\lim_{n \to \infty }u_{n}知道不知道,\lim_{n \to \infty }u_{n+1},\lim_{n \to \infty }u_{n}是否有倍数关                    系。当然如果有倍数关系的话,从他们的项公式应该能看出来。

                         设\sum_{n=1}^{\infty }u_{n}是正项级数,并且\lim_{n \to \infty }\sqrt[n]{u_{n}}=p,则:

                                       (1)当p<1时,级数收敛;

                                       (2)当p>1时,级数发散;

                                       (3)当p=1时,级数有可能收敛,也可能发散。

                                    这条定理适合那种带n次方的级数,比如\sum_{n=1}^{\infty }(n/2n+1)^{n}

 

 

你可能感兴趣的:(高等数学)