论文部分内容阅读
【摘要】本文主要讨论了任意项级数敛散性判定的几种有效方法.根据幂级数收敛域的特点,构造幂级数,判定任意项级数的敛散性.
【关键词】任意项级数;敛散性;幂级数;收敛域
无穷级数是高等数学的重要内容之一,判定级数的敛散性是无穷级数理论的重要组成部分.在无穷级数的教学中,介绍正项级数敛散性[1]的方法较多,而对判定任意项级数的收敛与发散的方法没有系统地讨论说明.本文主要针对任意项级数收敛性判定问题进行探讨.
所谓任意项级数,即在级数∑∞n=1un中,一般项un(n=1,2,…)的值正负没有规律.
一、用级数收敛的必要条件判定
级数收敛的必要条件:如果级数∑∞n=1un收敛,则一般项 limn→∞un=0.
由级数收敛的必要条件知:如果 limn→∞un≠0,则级数∑∞n=1un发散.用此结论可以判断级数是否发散.
例如,级数∑∞n=1(-1)nn(n 1)n2 1,由于un=(-1)n·n(n 1)n2 1,而 limn→∞|un|=limn→∞n(n 1)n2 1≠0,
则 limn→∞un≠0,故级数∑∞n=1(-1)nn(n 1)n2 1发散.
二、用幂级数的收敛域判定
用幂级数的收敛域判定时,根据级数∑∞n=1un的形式,构造幂级数∑∞n=1anxn,把数项级数看作是幂级数在x=x0处的级数,通过幂级数的收敛域范围,判定对应的数项级数的收敛性.
例如,级数∑∞n=1(-1)nnnn!,设幂级数∑∞n=1nnn!xn,当x=-1时即为所求.级数∑∞n=1nnn!xn的收敛半径为R=limn→∞nnn!(n 1)n 1(n 1)!=limn→∞nn 1n=1e,故在x=-1时,级数∑∞n=1(-1)nnnn!发散.
如果是级数∑∞n=1nnn!(2e)n,因为幂级数∑∞n=1nnn!xn的收敛区间为-1e,1e,则在x=12e时,级数∑∞n=1nnn!(2e)n收敛.
三、用夹逼准则判定
在数列极限的存在准则中有夹逼准则,此准则可推广到无穷级数的敛散性的判定上.
如果级数∑∞n=1an与∑∞n=1bn收敛,且an≤un≤bn(n=1,2,…),则级数∑∞n=1un也收斂.
例如,级数∑∞n=1(-1)nn10n,因为-n10n≤un=(-1)n·n10n≤n10n(n=1,2,…),而级数∑∞n=1n10n与∑∞n=1-n10n收敛,所以级数∑∞n=1(-1)nn10n也收敛.
四、用绝对收敛的性质判定
定理
【关键词】任意项级数;敛散性;幂级数;收敛域
无穷级数是高等数学的重要内容之一,判定级数的敛散性是无穷级数理论的重要组成部分.在无穷级数的教学中,介绍正项级数敛散性[1]的方法较多,而对判定任意项级数的收敛与发散的方法没有系统地讨论说明.本文主要针对任意项级数收敛性判定问题进行探讨.
所谓任意项级数,即在级数∑∞n=1un中,一般项un(n=1,2,…)的值正负没有规律.
一、用级数收敛的必要条件判定
级数收敛的必要条件:如果级数∑∞n=1un收敛,则一般项 limn→∞un=0.
由级数收敛的必要条件知:如果 limn→∞un≠0,则级数∑∞n=1un发散.用此结论可以判断级数是否发散.
例如,级数∑∞n=1(-1)nn(n 1)n2 1,由于un=(-1)n·n(n 1)n2 1,而 limn→∞|un|=limn→∞n(n 1)n2 1≠0,
则 limn→∞un≠0,故级数∑∞n=1(-1)nn(n 1)n2 1发散.
二、用幂级数的收敛域判定
用幂级数的收敛域判定时,根据级数∑∞n=1un的形式,构造幂级数∑∞n=1anxn,把数项级数看作是幂级数在x=x0处的级数,通过幂级数的收敛域范围,判定对应的数项级数的收敛性.
例如,级数∑∞n=1(-1)nnnn!,设幂级数∑∞n=1nnn!xn,当x=-1时即为所求.级数∑∞n=1nnn!xn的收敛半径为R=limn→∞nnn!(n 1)n 1(n 1)!=limn→∞nn 1n=1e,故在x=-1时,级数∑∞n=1(-1)nnnn!发散.
如果是级数∑∞n=1nnn!(2e)n,因为幂级数∑∞n=1nnn!xn的收敛区间为-1e,1e,则在x=12e时,级数∑∞n=1nnn!(2e)n收敛.
三、用夹逼准则判定
在数列极限的存在准则中有夹逼准则,此准则可推广到无穷级数的敛散性的判定上.
如果级数∑∞n=1an与∑∞n=1bn收敛,且an≤un≤bn(n=1,2,…),则级数∑∞n=1un也收斂.
例如,级数∑∞n=1(-1)nn10n,因为-n10n≤un=(-1)n·n10n≤n10n(n=1,2,…),而级数∑∞n=1n10n与∑∞n=1-n10n收敛,所以级数∑∞n=1(-1)nn10n也收敛.
四、用绝对收敛的性质判定
定理