持續學習之:數學分析之數項級數

持續學習之:數學分析之數項級數

數項級數,這個理論實際上是數列極限理論的另一種表現形式。數列是一列數如a1,a2,a3...;數項級數是無限個數相加的問題如a1+a2+a3+....+an+...。這些無限相加的問題是否有意義,怎麼判斷是否有意義,以及是否滿足通用的運算律,如加法交換律,乘法結合律等,這是數項級數要討論的問題。

第1節:數項級數的概念與性質:

  • 數項級數或者稱無窮級數(簡稱級數)表達式:Σan = a1+a2+a3+...+an+... ;其中an是通項
  • 前n項和 sn=Σa1+a2+a3+...+an
  • 如果由部分和組成的數列{sn}收斂於s,則級數Σan收斂,反之級數發散
  • 約定lim sn=±∞ n->∞,稱發散到±∞
  • 柯西收斂準則:說明了級數Σan收斂的充分必要條件
  • 級數收斂的必要條件:通項->0,即 lim an = 0 n->∞
  • 級數具有線性性質
  • 定理:級數收斂,則在表達式中任意加括號,不影響收斂性

第2節:正項級數

  • 正項級數:每一項都是正的,是同號級數的一種,另一種同號級數是負項級數
  • 正項級數收斂判別法:充要條件:部分和數列{sn}有上界
  • 正項級數收斂判別法:柯西積分判別法:f(x)在[1,∞)單調遞減,且非負,則級數Σf(n) 與無窮積分∫f(x)dx |1->+∞ ;該定理溝通了積分與級數的關係,其實來源於定積分的定義
  • 對於正向級數判別法:還有柯西根植法(包括柯西根植法的極限形式),Alembert比值法 和 Raabe判別法

第3節:一般項級數

  • 絕對收斂:Σ|an| 收斂,則Σan為絕對收斂
  • 條件收斂: Σan收斂,但 Σ|an|發散,則稱Σan為條件收斂
  • 定理:絕對收斂必收斂(簡記形式)
  • 交錯數列:項是正負相間的
  • 萊布尼茲級數:對於交錯級數,它的{an}單調遞減趨於零
  • 收斂性判斷:萊布尼茲級數必收斂
  • 還有迪利克雷判別法和阿貝爾判別法,都作為定理給出

第4節:絕對收斂和條件收斂的性質

  • 收斂級數具有可具有可結合性
  • 收斂級數的重排或者稱為交換性,絕對收斂的的重排也絕對收斂
  • 黎曼定理:級數條件收斂,則存在序列{an}的一個重排{a`n} 使得Σa`n=A
  • 級數的乘積:柯西定理:Σan;Σbn絕對收斂,且 Σan=A;Σbn=B;則任意方式排出的級數都是絕對收斂,且其和=AB


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