常数项级数的审敛法.ppt

二、交错级数及其审敛法 三、绝对收敛与条件收敛 第二节一、正项级数及其审敛法常数项级数的审敛法 机动 目录 上页 下页 返回 结束 第九章 一、正项级数及其审敛法若定理 1. 正项级数收敛部分和序列有界 .若收敛 , ∴部分和数列有界, 故从而又已知故有界.则称为正项级数 .单调递增, 收敛 , 也收敛.证: “ ”“ ”机动 目录 上页 下页 返回 结束 都有定理2 (比较审敛法) 设且存在对一切有(1) 若强级数则弱级数(2) 若弱级数则强级数证:设对一切则有 收敛 ,也收敛 ;发散 ,也发散 .分别表示弱级数和强级数的部分和, 则有是两个正项级数, (常数 k > 0 ),因在级数前加、减有限项不改变其敛散性, 故不妨机动 目录 上页 下页 返回 结束 (1) 若强级数则有因此对一切有由定理 1 可知,则有(2) 若弱级数因此这说明强级数也发散 .也收敛 .发散,收敛,弱级数机动 目录 上页 下页 返回 结束 例1. 讨论 p 级数(常数 p > 0)的敛散性. 解: 1) 若因为对一切而调和级数由比较审敛法可知 p 级数发散 .发散 ,机动 目录 上页 下页 返回 结束 因为当故考虑强级数的部分和故强级数收敛 , 由比较审敛法知 p 级数收敛 .时,2) 若机动 目录 上页 下页 返回 结束 调和级数与 p 级数是两个常用的比较级数.若存在对一切机动 目录 上页 下页 返回 结束 证明级数发散 .证: 因为而级数发散根据比较审敛法可知, 所给级数发散 .例2.机动 目录 上页 下页 返回 结束 定理3. (比较审敛法的极限形式)则有两个级数同时收敛或发散 ;(2) 当 l = 0 (3) 当 l =∞ 证: 据极限定义,设两正项级数满足(1) 当 0 < l <∞ 时,机动 目录 上页 下页 返回 结束 由定理 2 可知同时收敛或同时发散 ;(3) 当l = ∞时,即由定理2可知, 若发散 , (1) 当0 < l <∞时,(2) 当l = 0时,由定理2 知收敛 , 若机动 目录 上页 下页 返回 结束 是两个正项级数, (1) 当 时, 两个级数同时收敛或发散 ;特别取可得如下结论 :对正项级数(2) 当 且 收敛时,(3) 当 且 发散时, 也收敛 ;也发散 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 的敛散性. ～例3. 判别级数的敛散性 .解: 根据比较审敛法的极限形式知例4. 判别级数解:根据比较审敛法的极限形式知～机动 目录 上页 下页 返回 结束 定理4 . 比值审敛法 ( D’alembert 判别法 ) 设 为正项级数, 且则(1) 当(2) 当证: (1)收敛 ,时, 级数收敛 ;或时, 级数发散 .由比较审敛法可知机动 目录 上页 下页 返回 结束 因此所以级数发散.时(2) 当说明: 当时,级数可能收敛也可能发散 .例如, p – 级数但级数收敛 ;级数发散 .从而机动 目录 上页 下页 返回 结束 例5. 讨论级数的敛散性 .解: 根据定理4可知:级数收敛 ;级数发散 ;机动 目录 上页 下页 返回 结束 对任意给定的正数 定理5. 根值审敛法 ( Cauchy判别法 )设 为正项级则证明提示: 即分别利用上述不等式的左,右部分, 可推出结论正确.数, 且机动 目录 上页 下页 返回 结束 时 , 级数可能收敛也可能发散 .例如 , p – 级数 说明 :但级数收敛 ;级数发散 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 例6. 证明级数收敛于S ,似代替和 S 时所产生的误差 . 解: 由定理5可知该级数收敛 .令则所求误差为并估计以部分和 Sn 近 机动 目录 上页 下页 返回 结束 二 、交错级数及其审敛法 则各项符号正负相间的级数称为交错级数 .定理6 . ( Leibnitz 判别法 ) 若交错级数满足条件:则级数收敛 , 且其和 其余项满足机动 目录 上页 下页 返回 结束 证: 是单调递增有界数列,又故级数收敛于S, 且故机动 目录 上页 下页 返回 结束 收敛收敛用Leibnitz 判别法判别下列级数的敛散性:收敛上述级数各项取绝对值后所成的级数是否收敛 ?发散收敛收敛机动 目录 上页 下页 返回 结束 三、绝对收敛与条件收敛 定义: 对任意项级数若若原级数收敛, 但取绝对值以后的级数发散, 则称原级收敛 ,数为条件收敛 .均为绝对收敛.例如 ：绝对收敛 ；则称原级数条件收敛 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 定理7. 绝对收敛的级数一定收敛 .证: 设根据比较审敛法显然收敛,收敛也收敛且收敛 , 令机动 目录 上页 下页 返回 结束 例7. 证明下列级数绝对收敛 :证: (1)而收敛 ,收敛因此绝对收敛 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 (2) 令因此收敛,绝对收敛.机动 目录 上页 下页 返回 结束 其和分别为 绝对收敛级数与条件收敛级数具有完全不同的性质.*定理8. 绝对收敛级数不因改变项的位置而改变其和 . 说明:*定理9. ( 绝对收敛级数的乘法 )则对所有乘积 按任意顺序排列得到的级数也绝对收敛,设级数与都绝对收敛,其和为注意条件收敛级数不具有这两条性质. 机动 目录 上页 下页 返回 结束 内容小结 1. 利用部分和数列的极限判别级数的敛散性 2. 利用正项级数审敛法必要条件不满足发 散满足比值审敛法根值审敛法收 敛发 散不定 比较审敛法用它法判别积分判别法部分和极限机动 目录 上页 下页 返回 结束 3. 任意项级数审敛法为收敛级数Leibniz判别法:则交错级数收敛概念:绝对收敛条件收敛机动 目录 上页 下页 返回 结束 思考与练习设正项级数收敛, 能否推出收敛 ?提示:由比较判敛法可知收敛 .注意: 反之不成立. 例如,收敛 ,发散 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 作业 P85 1 (4), (6) ; 2 (3), (5) ;3 (1), (3) ;第三节 目录 上页 下页 返回 结束 备用题 1. 判别级数的敛散性:解: (1)发散 , 故原级数发散 .不是 p–级数(2)发散 , 故原级数发散 .机动 目录 上页 下页 返回 结束 2. 则级数(A) 发散 ; (B) 绝对收敛;(C) 条件收敛 ; (D) 收敛性根据条件不能确定.分析:∴ (B) 错 ;又C机动 目录 上页 下页 返回 结束 。