交錯級數如何判斷收斂 絕對收斂與條件收斂

2021-10-14 03:10:38 字數 1880 閱讀 6658

定義1:設級數, 如果部分和的極限

存在,稱該級數收斂,否則稱該級數發散

註記1:設級數,由該級數誘導出正項級數。對於這兩個級數收斂與發散的情況:

收斂,發散

收斂,收斂

發散,發散

發散,收斂

結論1:對於級, 如果收斂,則必收斂。

證明:使用cauchy準則證明。任意給, 因為收斂,根據cauchy準則,存在, 滿足即所以

根據cauchy準則得到級數收斂。【證明完畢】

註記2:根據結論1, 註記1中的情況

三、情況四不可能出現,情況

一、情況二可能出現。

定義2:級數,如果其誘導的級數收斂,稱級數是絕對收斂級數。如果級數收斂,而其誘導的級數發散,稱級數是條件收斂級數

註記3:從以上定義可以知道,絕對收斂的級數是「最好的級數」,條件收斂的級數次之,而發散的級數是「最差的級數」

例一:幾何級數

當時收斂於且是絕對收斂級數. 當發散。

證明:用定義法判斷,略。

例二:級數

當是是絕對收斂級數,而時該級數發散。

證明:用cauchy法則判斷,略。

例三:交錯級數

當是是絕對收斂級數,而時該級數是條件收斂級數,當時該級數發散。

證明:用cauchy準則,萊布尼茨定理判斷,略。

例四:冪指級數

當時是發散級數,而當時該級數是絕對收斂級數。

證明:用比值法、收斂的必要條件判斷,略。

例五:階乘級數

! 對於任意,該級數是絕對收斂級數。

證明:用比值法判斷,略。

例六:級數

對於任意的, 該級數是絕對收斂級數, 當時級數發散。

證明:記其通項. 考慮

如果,該級數絕對收斂,如果 且時, 則應用比值法

所以,這時該級數絕對收斂。綜合起來,當時,該級數絕對收斂。

當時,根據比值法,

所以級數發散,因此原級數是發散級數。

當時,即正項級數

當時,即交錯級數

因為單調增加趨於,所以

單調減少趨於1,故, 從而這兩種情況下級數的通項不趨於0,故級數發散。【證明完畢】

收斂,發散

缺點之一:如果和均絕對收斂,則

按照任意方式排列求和而成的級數不一定收斂,也不一定發散。

優點之一:如果條件收斂,則對於任意,必定存在的更序級數滿足

收斂(隱含收斂)

優點之一:如果絕對收斂,則的更序級數滿足

優點之二:如果和均絕對收斂,則

按照任意方式排列求和而成的級數絕對收斂且

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