数项级数,这个理论实际上是数列极限理论的另一种表现形式。数列是一列数如a1,a2,a3...;数项级数是无限个数相加的问题如a1+a2+a3+....+an+...。这些无限相加的问题是否有意义,怎么判断是否有意义,以及是否满足通用的运算律,如加法交换律,乘法结合律等,这是数项级数要讨论的问题。
第1节:数项级数的概念与性质:
- 数项级数或者称无穷级数(简称级数)表达式:Σan = a1+a2+a3+...+an+... ;其中an是通项
- 前n项和 sn=Σa1+a2+a3+...+an
- 如果由部分和组成的数列{sn}收敛于s,则级数Σan收敛,反之级数发散
- 约定lim sn=±∞ n->∞,称发散到±∞
- 柯西收敛准则:说明了级数Σan收敛的充分必要条件
- 级数收敛的必要条件:通项->0,即 lim an = 0 n->∞
- 级数具有线性性质
- 定理:级数收敛,则在表达式中任意加括号,不影响收敛性
第2节:正项级数
- 正项级数:每一项都是正的,是同号级数的一种,另一种同号级数是负项级数
- 正项级数收敛判别法:充要条件:部分和数列{sn}有上界
- 正项级数收敛判别法:柯西积分判别法:f(x)在[1,∞)单调递减,且非负,则级数Σf(n) 与无穷积分∫f(x)dx |1->+∞ ;该定理沟通了积分与级数的关系,其实来源于定积分的定义
- 对于正向级数判别法:还有柯西根植法(包括柯西根植法的极限形式),Alembert比值法 和 Raabe判别法
第3节:一般项级数
- 绝对收敛:Σ|an| 收敛,则Σan为绝对收敛
- 条件收敛: Σan收敛,但 Σ|an|发散,则称Σan为条件收敛
- 定理:绝对收敛必收敛(简记形式)
- 交错数列:项是正负相间的
- 莱布尼兹级数:对于交错级数,它的{an}单调递减趋于零
- 收敛性判断:莱布尼兹级数必收敛
- 还有迪利克雷判别法和阿贝尔判别法,都作为定理给出
第4节:绝对收敛和条件收敛的性质
- 收敛级数具有可具有可结合性
- 收敛级数的重排或者称为交换性,绝对收敛的的重排也绝对收敛
- 黎曼定理:级数条件收敛,则存在序列{an}的一个重排{a`n} 使得Σa`n=A
- 级数的乘积:柯西定理:Σan;Σbn绝对收敛,且 Σan=A;Σbn=B;则任意方式排出的级数都是绝对收敛,且其和=AB