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级数敛散性判别方法的归纳-级数的敛散性

4积分判别法
积分判别法是利用非负函数的单调性和积分性质,并以反常积分为比较对象来判断正项级数的敛散性。
设f为[1,+ )上非负减函数,那么正项级数 与反常积分 同时收敛或同时发散。
例 1.判别级数 的敛散性。
解:设f(x)= ,则f(x)在[3,+ 上非负递减。
若 ,这时有 = =
当小q>1时级数收敛;当小q 1时级数发散;
1 比较判别法
设 和 是两个正项级数,如果存在某正数N,对一切n>N都有 ,则
(i)级数 收敛,则级数 也收敛;
(ii)若级数 发散,则级数 也发散。
例 1. 设 收敛,证明: 收敛( >0).
证明:因为0< <
易知: 收敛(积分判别法),又 收敛,所以 收敛。
由比较判别法知 收敛( >0).
例2.证明:级数 都是条件收敛的。
参考文献
[1]华东师范大学数学系.数学分析(第三版).下册[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2]李春江.级数收敛的判别方法[J].
[3]邓东皋,尹小玲.数学分析简明教程 下册.北京:高等教育出版社,1999.6
[4]杨钟玄.双比值判别法与对数判别法的比较[J].四川师范大学学报,2004,(1):57-60.
以上是收敛级数的判别所需的一些最基本定理,但是,在处理实际问题中,仅靠这些是远远不够的,所以在级数的理论中必须建立一系列的判别法,这就是本文的主要任务。
由于级数的复杂性,以下只研究正项级数的收敛判别。
二 正项级数的收敛判别
各项都是由正数组成的级数称为正项级数,正项级数收敛的充要条件是:部分和数列{ }有界,即存在某正整数M,对一切正整数 n有 <M。从基本定理出发,我们可以由此建立一系列基本的判别法
=
所以由拉贝判别法知,当小x>1时级数收敛;当小x 1时级数发散;
6对数判别法
对于正项级数 ,如果存在 ,则当q>1时,级数 收敛;当q<1时,级数 发散。
例1判别级数 = 的敛散性。
证明: = =ln 5>1
因此有对数判别法可知级数 = 收敛。
7双比值判别法
对于正项级数 ,如果存在 = = ,则当 < 时,级数 收敛;当 > 时,级数 发散。
所以由根式判别法知级数 收敛。
3 达朗贝尔判别法(比值判别法)
设 为正项级数,且存在某正整数 及常数q(0<q<1). (i)若对一切n> ,成立不等式 q,则级数 收敛。(ii)若对一切n> ,成立不等式 则级数 发散。
例 1.判别级数 的敛散性。
解:因为 = = >1
所以由比式判别法知级数 发散。
定理1 若级数 和 都收敛,则对任意的常数c和d,级数 亦收敛,且 =c +d
定理2 去掉、增加或改变级数的有限个项并不改变级数的敛散性
定理3 在收敛级数的项中任意加括号,既不改变级数的收敛性,也不改变它的和。
定理4 级数①收敛的充要条件是:任给 >0,总存在自然数N,使得当m>N和任意的自然数 ,都有 <
例1判别级数 的敛散性。
证明:因为 =
由此知级数 收敛。
例2 判别级数 的敛散性。
证明:这里 ,即 >
有 = = = >
所以级数 发散。
8高斯判别法
设 是严格正项级数,并设 = + + + ,则关于级数 的敛散性,有以下结论:
(i)如果 >1,那么级数 收敛;如果 <1,那么级数 发散。
(ii)如果 =1, >1,那么级数 收敛;如果 =1, <1,那么级数 发散。
级数敛散性判别方法的归纳
(西北师大)
摘要:无穷级数是《数学分析》中的一个重要组成部分,它是研究函数、进行数值运算及数据分析的一种工具,目前,无穷级数已经渗透到科学技术的很多领域,因而级数收敛的判别在级数的研究中亦显得尤为重要,然而判定级数敛散性的方法太多,学者们一时很难把握,本文对级数的敛散性的判别方法作了全面的归纳,以期对学者们有所帮助。
若 ,这时有 = 对任意的q,当 时,取t>1,有
=0即该积分收敛。当 时,有 = 即该积分发散。
5拉贝判别法
设 为正项级数,且存在某正整数 及常数r,(i)若对一切n> ,成立不等式 >1,则级数 收敛。(ii)若对一切n> ,成立不等式 则级数 发散。
例 1.判别级数 (x>0)的敛散性。
解:因为 = [1- ]
关键词:级数;收敛;判别;发散
一.级数敛的概念和基本性质
给定一个数列{ },形如

称为无穷级数(常简称级数),用 表示。无穷级数①的前n项之和,记为
= ②
称它为无穷级数的第n个部分和,也简称部分和。若无穷级数②的部分和数列{ }收敛于s.则称无穷级数 收敛,若级数的部分和发散则称级数 发散。
研究无穷级数的收敛问题,首先给出大家熟悉的收敛级数的一些基本定理:
级数 收敛。
根据比较原则,我们得到了两个更为实用的判别法,即柯西判别法和达朗贝尔判别法。
2 柯西判别法(根式判别法)
设 为正项级数,且存在某正整数 及正常数 ,(i)若对一切n> ,成立不等式 <1,则级数 收敛。(ii)若对一切n> ,成立不等式 则级数 发散。
例 1. 判别级数 的敛散性。
解:因为 =
(iii)如果 = =1, >1,那么级数 收敛;如果 = =1, <1,那么级数 发散。
例1 Gauss 超几何级数1+ 的敛散性,其中均 为非负常数。
解:因为 =
又因为 =1- + , =1- + ,
所以 = (1+ + )。
根据高斯判别法可以判别:
如果x<1;或者x=1, ,那么级数收敛。
如果x>1;或者x=1, ,那么级数发散。
[5]刘芜健.一类特殊正项级数的敛散性判定技巧.南京邮电大学学报.
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证:不妨设x>0,则 >0,当n> 时,0< < ,此时 ,且{ }为单调递减数列,且 =0。
由莱布尼茨判别法知 收敛。
而当n> 时, = >0, =1
又 发散,由比较判别法知 也发散。
所以 ,级数 都是条件收敛的。
例3.证明级数 收敛
证:0< = < = .
= = =0
由比值判别法知 收敛,再由比较判别法知 收敛,即有:
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