第九章 数项级数 — 例子

定义 数项级数 — 例子

例1: 是数项级数,部分和 。

例2:几何级数 ,部分和 ()。

定义:定义 数项级数

定义 级数的收敛与发散 — 例子

例1:,收敛。

例2:调和级数 发散(部分和 )。

例3:,收敛。

定义:定义 级数的收敛与发散

定义 上极限与下极限 — 例子

例1:。上极限 ,下极限 。

例2:。,。

定义:定义 上极限与下极限

定义 正项级数 — 例子

例1: 是正项级数(每项 )。

例2: 不是正项级数(项有正有负)。

定义:定义 正项级数

定义 交错级数 — 例子

例1: 是交错级数,由Leibniz判别法收敛。

定义:定义 交错级数

定义 绝对收敛与条件收敛 — 例子

例1: 绝对收敛: 收敛。

例2: 条件收敛: 收敛(Leibniz判别法),但 发散。

定义:定义 绝对收敛与条件收敛

定理 级数收敛的必要条件 — 例子

例1: 发散: 但级数发散(必要条件不充分)。

例2: 发散:,直接由必要条件判定发散。

定理:定理 级数收敛的必要条件

定理 线性性 — 例子

例1:。

定理:定理 线性性

定理 加法结合律 — 例子

例1: 收敛,加括号后仍收敛且和不变。但 发散,加括号 收敛,说明发散级数加括号可能收敛。

定理:定理 加法结合律

定理 上确界与下确界 — 例子

例1:,(上确界不是最大值)。

定理:定理 上确界与下确界

定理 收敛的充要条件 — 例子

例1:,,,,故收敛于1。

定理:定理 收敛的充要条件

定理 上极限与下极限的性质 — 例子

例1:,,, ✓

定理:定理 上极限与下极限的性质

定理 上极限的运算 — 例子

例1:,。, ✓

定理:定理 上极限的运算

定理 下极限的运算 — 例子

例1:,。, ✓

定理:定理 下极限的运算

定理 最大最小极限点 — 例子

例1: 的极限点集为 ,最大极限点 。

定理:定理 最大最小极限点

定理 正项级数的收敛原理 — 例子

例1: 收敛:部分和 单调递增且有上界(),由正项级数的收敛原理故收敛。

定理:定理 正项级数的收敛原理

定理 比较判别法 — 例子

例1: 收敛:,而 收敛,由比较判别法。

例2: 发散:(),而 发散,由比较判别法。

定理:定理 比较判别法

定理 Cauchy判别法 — 例子

例1::,收敛。

例2::,判别法失效。

定理:定理 Cauchy判别法

定理 d’Alembert判别法 — 例子

例1::,收敛。

例2::,收敛。

定理:定理 d’Alembert判别法

定理 Raabe判别法 — 例子

例1:():。 时收敛, 时发散, 时判别法失效。

定理:定理 Raabe判别法

定理 积分判别法 — 例子

例1: 与 同敛散,积分收敛(),故级数收敛。

例2: 与 同敛散,令 , 收敛,故级数收敛。

定理:定理 积分判别法

定理 级数的Cauchy收敛原理 — 例子

例1: 发散:取 ,,不满足Cauchy收敛原理。

定理:定理 级数的Cauchy收敛原理

定理 Leibniz判别法 — 例子

例1: 收敛: 单调递减趋于0,满足Leibniz判别法条件。

例2: 收敛: 单调递减趋于0,满足Leibniz判别法条件。

定理:定理 Leibniz判别法

定理 Abel-Dirichlet判别法 — 例子

例1(Dirichlet判别法): 收敛()。 有界, 单调趋于0。

例2(Abel判别法): 收敛。 收敛(Leibniz判别法), 单调有界。

定理:定理 Abel-Dirichlet判别法

定理 绝对收敛与条件收敛 — 例子

例1: 绝对收敛 收敛。但 收敛而非绝对收敛(条件收敛)。

定理:定理 绝对收敛与条件收敛

定理 绝对收敛级数的更序 — 例子

例1: 绝对收敛,任意更序后和不变(定理9.4.5)。

定理:定理 绝对收敛级数的更序

定理 Riemann定理 — 例子

例1: 条件收敛,适当重排可使和为任意实数(Riemann定理)。例如先取正项到和超过2,再取负项到和低于2,反复操作可使和趋于2。

定理:定理 Riemann定理

定理 绝对收敛级数的乘积 — 例子

例1: 和 都绝对收敛,Cauchy乘积 ,,乘积和 (定理9.4.7)。

定理:定理 绝对收敛级数的乘积

定理 无穷乘积收敛的必要条件 — 例子

例1: 收敛,则 ,即 ✓

定理:定理 无穷乘积收敛的必要条件

定理 无穷乘积与级数的关系 — 例子

例1: 收敛 收敛(定理9.5.2)。因 ,级数收敛,故乘积收敛。

定理:定理 无穷乘积与级数的关系

定理 无穷乘积收敛的等价条件 — 例子

例1:。部分乘积 ,收敛。

定理:定理 无穷乘积收敛的等价条件