西安石油大学理学院：《高等数学 Advanced Mathematics》课程教学资源（PPT课件）级数与微分方程（无穷级数）第二节 常数项级数的审敛法

第二节常数项级数的审敛法 正项级数及其审敛法 二、交错级数及其审敛法 三、绝对收敛与条件收敛 四、小结思考题

第二节 常数项级数的审敛法 ◼ 一、正项级数及其审敛法 ◼ 二、交错级数及其审敛法 ◼ 三、绝对收敛与条件收敛 ◼ 四、小结 思考题

正项级数及其审敛法 1定义:如果级数∑u中各项均有n≥0, 这种级数称为正项级数 2正项级数收敛的充要条件:S1≤S2S…SSn≤ 部分和数列{sn为单调增加数列 定理 正项级数收敛部分和所成的数列,有界

一、正项级数及其审敛法 1.定义: 如果级数 中各项均有 0， 1    = n n un u 这种级数称为正项级数. 2.正项级数收敛的充要条件: s1  s2  sn  定理 正项级数收敛 部分和所成的数列 有 界. n  s 部分和数列 {sn } 为单调增加数列

3比较审敛法设∑u,和∑均为正项级数, 且un≤vn(n=1,2,),若∑收敛则收敛; n= 反之,若∑n发散,则∑发散 H-=1 证明(1)设σ=∑"n∵Ln≤v n=」 且sn=u1+l2+…+un≤v1+V2+…+vn≤σ, 即部分和数列有界 ∑un收敛

且u  v (n = 1,2,) n n ,若  n=1 n v 收敛,则  n=1 un 收敛； 反之，若  n=1 un 发散，则  n=1 n v 发散. 证明 n u u un 且s = 1 + 2 ++   =  = 1 (1) n n 设 v , n n u  v  , 即部分和数列有界 . 1  收敛  =  n un 设 和 均为正项级数，  =  =1 n 1 n n n 3.比较审敛法 u v n  v + v ++ v 1 2

(2)设sn→>∞(n→)且un≤vn, 则an≥Sn→∞不是有界数列 ∑ν发散 定理证毕 n=1 推论:若∑u12收敛(发散) 且vn≤kn(n≥N)( aun svn)则∑v收敛(发散 比较审敛法的不便:须有参考级数

n n 则  s (2) s →  (n → ) 设 n , n n 且 u  v →  不是有界数列 . 1  发散  =  n n v 推论: 若  n=1 un 收敛(发散) 且 ( )( ) n n n n v  ku n  N ku  v ,则  n=1 n v 收敛(发散). 定理证毕. 比较审敛法的不便: 须有参考级数

例1讨论P级数 1+++n+…++…的收敛性(P>0) 2 34 n 解设p≤1, ≥-,则P-级数发散 n 设p>1,由图可知 n (p>1) 十+-+∴十 2p3″ n dx 234 1+

例 1 讨论 P-级数 + p + p + p ++ p + n 1 4 1 3 1 2 1 1 的收敛性.( p  0) 解 设 p  1, , 1 1 n n p   则P −级数发散. 设 p  1, o y x ( 1) 1 = p  x y p 1 2 3 4 由图可知  −  n n p p x dx n 1 1 n p p p n s 1 3 1 2 1 = 1+ + ++   −  + + + n n p p x dx x dx 1 2 1 1 

=1+ )时,收敛 当≤时,发散 重要参考级数:几何级数,P级数,调和级数

 = + n p x dx 1 1 ) 1 (1 1 1 1 −1 − − = + p p n 1 1 1 −  + p 即 有界, n s 则P −级数收敛.      − 当 时 发散 当 时 收敛 级数 1 , 1 , p p P 重要参考级数: 几何级数, P-级数, 调和级数

例2证明级数∑ 是发散的 n=1 n(n+ 证明 √n(n+1)n+1 而级数∑,发散, n 级数∑1发散 n(n+1)

例 2 证明级数  =1 ( + 1) 1 n n n 是发散的. 证明 , 1 1 ( 1) 1 +  n n + n  , 1 1 1   n= n + 而级数 发散 . ( 1) 1 1   = +  n n n 级数 发散

4.比较审敛法的极限形式: 设∑ln与∑v都是正项级数如果mn=l n→>0 则(1)当0<l<+0时二级数有相同的敛散性; (2)当1=0时,若∑"收敛则∑un收敛; n n=1 (3)当l=+0时,若∑v发散则∑un发散 n

4.比较审敛法的极限形式: 设  n=1 un 与  n=1 n v 都是正项级数,如果 则(1) 当 时,二级数有相同的敛散性; (2) 当 时，若 收敛,则 收敛; (3) 当 时, 若  n=1 n v 发散,则  n=1 un 发散; lim l, v u n n n = → 0  l  + l = 0 l = +   n=1 n v   n=1 un

证明(1)由im"=l对于G=>0, n→>∞v 彐N,当n>N时,l-N) 2 由比较审敛法的推论,得证

证明 l v u n n n = → (1)由lim 0, 2 =  l 对于 N, 当n  N时, 2 2 l l v l u l n n −   + ( ) 2 3 2 v n N l v u l 即 n  n  n  由比较审敛法的推论, 得证

5极限审敛法: 设∑un为正项级数 如果lmmn=l>0(或 Elimnu=∞), n→0 n→)0 则级数∑un发散; 如果有P>1,使得imn"un存在, oo 则级数∑n收敛

设  n=1 un 为正项级数, 如果lim =  0 → nu l n n (或 =  → n n lim nu ), 则级数  n=1 un 发散; 如果有p  1, 使得 n p n n u → lim 存在, 则级数  n=1 un 收敛. 5.极限审敛法：