高等數(shù)學(xué)課件D1211常數(shù)項級數(shù)講義資料

無窮級數(shù)無窮級數(shù)無窮級數(shù)是研究函數(shù)的工具表示函數(shù)研究性質(zhì)數(shù)值計算數(shù)項級數(shù)冪級數(shù)付氏級數(shù)第十二章1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件數(shù)項級數(shù)一、常數(shù)項級數(shù)的概念

二、無窮級數(shù)的基本性質(zhì)三、級數(shù)收斂的必要條件*四、柯西審斂原理機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束第一節(jié)第十二章1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件一、常數(shù)項級數(shù)的概念

引例1.用圓內(nèi)接正多邊形面積逼近圓面積.依次作圓內(nèi)接正邊形,這個和逼近于圓的面積A.設(shè)a0表示即內(nèi)接正三角形面積,ak表示邊數(shù)增加時增加的面積,則圓內(nèi)接正機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件定義：給定一個數(shù)列將各項依即稱上式為無窮級數(shù)，其中第n項叫做級數(shù)的一般項。級數(shù)的前n項和稱為級數(shù)的部分和；次相加,簡記為機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束稱為級數(shù)的部分和序列。它也有收斂的問題通項1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件當(dāng)級數(shù)收斂時,稱差值為級數(shù)的余項.則稱無窮級數(shù)發(fā)散.顯然機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束收斂

,則稱無窮級數(shù)并稱S

為級數(shù)的和,記作1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件例1.討論等比級數(shù)(又稱幾何級數(shù))(q

稱為公比)的斂散性.解:1)若從而因此級數(shù)收斂,從而則部分和因此級數(shù)發(fā)散.其和為機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件2).若因此級數(shù)發(fā)散;因此n為奇數(shù)n為偶數(shù)從而綜合1)、2)可知,時,等比級數(shù)收斂;時,等比級數(shù)發(fā)散。則級數(shù)成為不存在,因此級數(shù)發(fā)散.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件例2.

判別下列級數(shù)的斂散性:解:(1)所以級數(shù)(1)發(fā)散;技巧:利用“分項抵消”求和機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件所以級數(shù)(2)收斂,其和為1.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件

例3.判別級數(shù)的斂散性.解:故原級數(shù)收斂,其和為機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件二、無窮級數(shù)的基本性質(zhì)性質(zhì)1.若級數(shù)收斂于S,則各項乘以常數(shù)c所得級數(shù)也收斂,證:令則這說明收斂,其和為cS.

說明:級數(shù)各項乘以非零常數(shù)后其斂散性不變.即其和為cS.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件性質(zhì)2.

設(shè)有兩個收斂級數(shù)則級數(shù)也收斂,其和為證:令則這說明級數(shù)也收斂,其和為機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件說明:(2)若兩級數(shù)中一個收斂一個發(fā)散,則必發(fā)散.但若二級數(shù)都發(fā)散,不一定發(fā)散.例如,

(1)性質(zhì)2表明收斂級數(shù)可逐項相加或減.(用反證法可證)機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束皆發(fā)散.收斂.1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件性質(zhì)3.在級數(shù)前面加上或去掉有限項,不會影響級數(shù)的斂散性.證:

將級數(shù)的前k項去掉,的部分和為數(shù)斂散性相同.當(dāng)級數(shù)收斂時,其和的關(guān)系為類似可證前面加上有限項的情況.極限狀況相同,故新舊兩級所得新級數(shù)機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件性質(zhì)4.

收斂級數(shù)加括弧后所成的級數(shù)仍收斂于原級數(shù)的和.證:設(shè)收斂級數(shù)若按某一規(guī)律加括弧,則新級數(shù)的部分和序列為原級數(shù)部分和序列的一個子序列,推論:若加括弧后的級數(shù)發(fā)散,則原級數(shù)必發(fā)散.注意:收斂級數(shù)去括弧后所成的級數(shù)不一定收斂.但發(fā)散.因此必有例如，用反證法可證例如機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件三、級數(shù)收斂的必要條件

定理：設(shè)收斂級數(shù)則必有證:

可見:若級數(shù)的一般項不趨于0,則級數(shù)必發(fā)散.例如,其一般項為不趨于0,因此這個級數(shù)發(fā)散.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件注意:并非級數(shù)收斂的充分條件.例如,調(diào)和級數(shù)雖然但此級數(shù)發(fā)散.事實(shí)上

,假設(shè)調(diào)和級數(shù)收斂于S,則但與題設(shè)矛盾!所以假設(shè)不真.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件例4.判斷級數(shù)的斂散性:解:考慮加括號后的級數(shù)發(fā)散,從而原級數(shù)發(fā)散.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束調(diào)和級數(shù)1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件例5.

判斷下列級數(shù)的斂散性,若收斂求其和:解:(1)令則故從而這說明級數(shù)(1)發(fā)散.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件因進(jìn)行分項抵消這說明原級數(shù)收斂,其和為(2)機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件這說明原級數(shù)收斂,其和為3.(3)機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件的充要條件是:*四、柯西審斂原理

定理.有證:設(shè)所給級數(shù)部分和數(shù)列為因為所以,利用數(shù)列的柯西審斂原理(第一章第六節(jié))即得本定理的結(jié)論.機(jī)動目錄上頁下頁返回結(jié)束1/15/2025高等數(shù)學(xué)課件例6.

解: