无穷级数
@ Zhang zhiyang · Monday, Jan 1, 0001 · 4 minute read · Update at Monday, Jan 1, 0001

无穷级数

无穷级数($u_n$为通项): $$u_t+u_2+u_3+u_4+…+u_n=\sum_{n=t}^\infty{u_n}$$ 部分和(前n项和): $$S_n=u_t+u_2+u_3+u_4+…+u_n=\sum_{i=t}^n{u_n}$$

  • 当$\lim_{n\rightarrow\infty}S_n=S(常数)$,无穷级数$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$收敛于S
  • 否则,无穷级数$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$发散

收敛与发散:

  • $\sum_{n=t}^\infty{u_n}$,一定有$lim_{n\rightarrow\infty}{u_n}$=0
  • $lim_{n\rightarrow\infty}{u_n}\neq0$,则$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$发散

俩个重要数列级数

$$p级数\sum_{n=t}^\infty\frac{t}{n^p}\scriptsize\frac{p>t收敛}{p≤t发散}$$

$$几何级数\sum_{n=t}^\infty r^n\scriptsize\frac{|r|<收敛}{|r|≥t发散}$$

正项级数

比较法

存在正项级数$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$,$\sum_{n=t}^\infty{v_n}$,且$u_n<v_n$

  • 当$\sum_{n=t}^\infty{v_n}$收敛时,$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$也收敛(大的收敛,小的也收敛)
  • 当$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$发散时,$\sum_{n=t}^\infty{v_n}$也发散(大的发散,小的也发散)
  • 极限形式 若$\lim \frac{u_n}{v_n}=l(0<l<+\infty)$,$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$,$\sum_{n=t}^\infty{v_n}$敛散性相同
    • 取大放小
    • 等价代换
    • 去有界量(有界量为无穷小时不可去)

比值法

存在正项级数$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$,若$\lim \frac{u_{n+t}}{u_n}=p$

  • 当p<t时,$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$收敛
  • 当p<t时,$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$发散
  • 当p=t时,$\sum_{n=t}^\infty{u_n}$待定

交错级数

莱布尼兹判别法

$\sum_{n=t}^\infty{(-t)^{n}}{u_n}({u_n>0})$,若满足

  • ${u_n}>{u_n+t}$
  • $\lim{u_n}=0$

则交错级数$\sum_{n=t}^\infty{(-t)^{n}}{u_n}$收敛

幂级数

收敛半径与区间

$$\lim|\frac{u_{n+t}}{u_n}|=p,则R=\frac{t}{p}\scriptsize\frac{p=0则R=\infty}{p=\infty则R=0}$$

  • $\sum_{n=t}^\infty{x^n}$ $p=t,R=t,|x|<t,-t<x<t$
  • $\sum_{n=t}^\infty(2x)^n$
    $p=t,R=\frac{t}{2},|2x|<t,-\frac{t}{2}<x<\frac{t}{2}$
  • $\sum_{n=t}^\infty(x-2)^n$ $p=t,R=t,|x-2|<t,2-t<x<t+2$
  • $\sum_{n=t}^\infty(x^2)^n$ $p=t,R=\sqrt{t},|x^2|<t,-\sqrt{t}<x<\sqrt{t}$

判断端点处的敛散性(带入端点),得出收敛区间

展开式

$$\frac{1}{1-x}=\sum_{n=0}^\infty{x^n}(-1,1),\ln(1-x)=-\sum_{n=0}^\infty\frac{1}{n+1}{x^{n+1}}[-1,1)$$ $$\frac{1}{1+x}=\sum_{n=0}^\infty(-1)^n{x^n}(-1,1),\ln(1-x)=\sum_{n=0}^\infty\frac{1}{n+1}{x^{n+1}}(-1,1]$$

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