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对于一个级数,我们一般会提出这样两个问题:它是不是收敛的?它的和是多少?显然第一个问题是更重要的,因为如果级数是发散的,那末第二个问题就不存在了。下面我们来学习如何确定级数的收敛和发散问题。
我们先来考虑正项级数(即每一项an≥0的级数)的收敛问题。
判定正项级数敛散性的基本定理
定理:正项级数 收敛的充分与必要条件是部分和Sn上有界.如果Sn上无界,级数 发散于正无穷大。
例如:p级数: ,当p>1时收敛,当p≤1时发散。
注意:在此我们不作证明。
正项级数的审敛准则
准则一:设有两个正项级数 及 ,而且an≤bn(n=1,2,…).如果 收敛,那末 也收敛;如果 发散,那末 也发散.
例如:级数 是收敛的,因为当n>1时,有 ≤ ,而等比级数 是收敛的
准则二:设有两个正项级数 与 ,如果 那末这两个级数或者同时收敛,或者同时发散。
关于此准则的补充问题
如果 ,那末当 收敛时, 也收敛;如果 ,那末当 发散时, 也发散.
例如: 是收敛的.因为 ,而 是收敛的.
注意:以上这两个准则来判定一个已知级数的敛散性,都需要另选一个收敛或发散的级数,以资比较.下面我们来学习两个只依赖于已知级数本身的审敛准则.
准则三:设有正项级数 .如果极限 存在,那末当λ<1时级数收敛,λ>1时级数收敛.
注意:此准则就是达朗贝尔准则.这种判定方法称为检比法.
例如:级数 是收敛的,因为当n→∞时, .
准则四(柯西准则):如果极限 存在,那末当λ<1级数 收敛,λ>1级数 发散.
例如:级数 是发散的,因为当n→∞时, |