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無窮級(jí)數(shù)與微分方程相關(guān)知識(shí)簡介(已修改)

2025-02-27 18:02 本頁面
 

【正文】 無窮級(jí)數(shù) 一、數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù) 二、冪級(jí)數(shù) 討論斂散性 求收斂范圍,將函數(shù)展開為冪級(jí)數(shù),求和。 : 給定一個(gè)數(shù)列 ?? ,, 321 nuuuu將各項(xiàng)依 ,1???nnu即 1nu?? ?????? nuuu 321稱上式為 無窮級(jí)數(shù), 其中第 n 項(xiàng) nu叫做級(jí)數(shù)的 一般項(xiàng) , 級(jí)數(shù)的前 n 項(xiàng)和 ???nkkn uS1稱為級(jí)數(shù)的 部分和 . nuuuu ????? ?321次相加 , 簡記為 ,lim 存在若 SS nn ???收斂 , 則稱無窮級(jí)數(shù) 并稱 S 為級(jí)數(shù)的 和 。 時(shí)當(dāng) 1?q?? ????? ppp n 13 12 11 等比級(jí)數(shù) (又稱幾何級(jí)數(shù) ) )0(20??????????aqaqaqaaqa nnn ??( q 稱為公比 ). 級(jí)數(shù)收斂 , 。1 qa?,1 時(shí)當(dāng) ?q級(jí)數(shù)發(fā)散 . 其和為 發(fā)散。收斂,當(dāng) 11 ?? ppP級(jí)數(shù) ,1????nnuS ????1nnv? )(1nnn vu ????性質(zhì) 1. 若級(jí)數(shù) ???1nnu收斂于 S , ,1?nnuS則各項(xiàng) 乘以常數(shù) c 所得級(jí)數(shù) ?1nuc也收斂 , 即 其和為 c S . 性質(zhì) 2. 設(shè)有兩個(gè)收斂級(jí)數(shù) 則級(jí)數(shù) 也收斂 , 其和為 .??S說明 : (2) 若兩級(jí)數(shù)中一個(gè)收斂一個(gè)發(fā)散 , 則 )(1nnn vu ????必發(fā)散 . 但若二級(jí)數(shù)都發(fā)散 , )(1nnn vu ???不一定發(fā)散 . (1) 性質(zhì) 2 表明收斂級(jí)數(shù)可逐項(xiàng)相加或減 . (用反證法可證 ) 性質(zhì) 3. ,1????nnuS在級(jí)數(shù)前面加上或去掉 有限項(xiàng) , 不會(huì)影響級(jí)數(shù) 的斂散性 . 性質(zhì) 4. 收斂級(jí)數(shù)加括弧后所成的級(jí)數(shù)仍收斂于原級(jí) 的和 . 推論 : 若加括弧后的級(jí)數(shù)發(fā)散 , 則原級(jí)數(shù)必發(fā)散 . 注意 : 收斂級(jí)數(shù)去括弧后所成的級(jí)數(shù)不一定收斂 . 性質(zhì) 5: 設(shè)收斂級(jí)數(shù) 則必有 .0lim ??? nn u可見 : 若級(jí)數(shù)的一般項(xiàng)不趨于 0 , 則級(jí)數(shù)必發(fā)散 . *例 : .,21211收斂的等比級(jí)數(shù)是 ????qnn ?? ????????? )3121()3121()3121()3121(3322 nn解 :該級(jí)數(shù)是下列兩級(jí)數(shù)之差 故原級(jí)數(shù)收斂 . .,31311收斂的等比級(jí)數(shù)是 ???qnn (比較審斂法 ) 設(shè) ,1???nnunv且存在 ,?? ZN對(duì)一切 ,N?有 (1) 若 強(qiáng) 級(jí)數(shù) ??1nnv則 弱 級(jí)數(shù) ??1nnu(2) 若 弱 級(jí)數(shù) ?u則 強(qiáng) 級(jí)數(shù) v則有 收斂 , 也收斂 。 發(fā)散 , 也發(fā)散 . nn vku ?是兩個(gè) 正項(xiàng)級(jí)數(shù) , (常數(shù) k 0 ), 的斂散性。判別級(jí)數(shù)例 ??? ?1 )1(12n nn11)1(1)1(12 ????? nnnn (比較審斂法的極限形式 ) ,1???nnunv ,lim lvunnn???則有 兩個(gè)級(jí)數(shù)同時(shí)收斂或發(fā)散 。 (2) 當(dāng) l = 0 ,1收斂時(shí)且 ???nnv 。1也收斂???nnu(3) 當(dāng) l =∞ ,發(fā)散時(shí)且 n .也發(fā)散n設(shè)兩正項(xiàng)級(jí)數(shù) 滿足 (1) 當(dāng) 0 l ∞ 時(shí) , 的斂散性 . n1例 3. 判別級(jí)數(shù) 11si nn n???解 : ??nlim?1?根據(jù)比較審斂法的極限形式知 2n1sin1nn 11si nn n???發(fā)散 比值審斂法 ( D’alembert 判別法 ) 設(shè) ? nu為正項(xiàng)級(jí)數(shù) , 且 ,lim 1 ????? nnn uu則 (1) 當(dāng) 1??(2) 當(dāng) ?時(shí) , 級(jí)數(shù)收斂 。 或 時(shí) , 級(jí)數(shù)發(fā)散 . ??. 根值審斂法 ( Cauchy判別法 ) 設(shè) ??1nnu為正項(xiàng) ,lim ???? n nn u 。,1)1( 級(jí)數(shù)收斂時(shí)當(dāng) ?? .,1)2 級(jí)數(shù)發(fā)散時(shí)當(dāng) ??級(jí)數(shù) , 且 則 時(shí)上述定理失效。注: 1??nnn uu 1l
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