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无穷级数

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Academic year: 2021

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(1)

第七章·无穷级数

微积分课程

2020 年 8 月 29 日 „暨南大学数学系 „吕荐瑞

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π 2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π 2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π 2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π 2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π 2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 = π 4

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无穷级数

1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · + 1 2n−1 + · · · = 2 1+ 1 2 + 1 3 + 1 4 + · · · + 1 n + · · · = +∞ 1+ 1 22 + 1 32 + 1 42 + · · · + 1 n2 + · · · = π2 6 1 1 2 + 1 3 1 4 + · · · + (−1)n+1 n + · · · = ln 2 1 1 3 + 1 5 1 7 + · · · + (−1)n+1 2n− 1 + · · · = π 4

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无穷级数的概念

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第一节

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无穷级数的性质

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第二节

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正项级数 .

第三节

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任意项级数

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第四节

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幂级数

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第五节

(13)

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无穷级数

定义 1 给定数列:1,2,3,· · · ,n,· · · ,式子 1+ 2+ 3+ · · · + n + · · · 称为无穷级数(简称级数),记为 ∞ ∑ n=1 n其中第 n 项 称为级数的通项.

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无穷级数

定义 1 给定数列:1,2,3,· · · ,n,· · · ,式子 1+ 2+ 3+ · · · + n + · · · 称为无穷级数(简称级数),记为 ∞ ∑ n=1 n,其中第 n 项 称为级数的通项.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和, 各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项; 如果 lim n→∞Sn 发散,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 发散.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和,各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项; 如果 lim n→∞Sn 发散,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 发散.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和,各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项; 如果 lim n→∞Sn 发散,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 发散.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和,各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项; 如果 lim n→∞Sn 发散,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 发散.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和,各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项; 如果 lim n→∞Sn 发散,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 发散.

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级数的敛散性

级数 ∞ ∑ n=1 n 的前 n 项的和 Sn = 1+ 2+ · · · + n为第 n 次部分和,各个部分和 S1,S2,· · · ,Sn,· · · 构成 一个数列. 如果 lim n→∞Sn = S 收敛,则称级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛; 此时称 S 为级数的和, 称 Rn = S − Sn = n+1+ n+2+ · · · 为级数 的余项;

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例 1 讨论几何级数(或称等比级数) ∞ ∑ n=1 qn−1 =  + q + q2+ · · · + qn−1+ · · · 的敛散性,其中  ̸= 0,而 q 称为级数的公比.

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例 2 讨论级数 ∞ ∑ n=1 1 n(n+1) 的敛散性. 例 3 讨论级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的敛散性.

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例 2 讨论级数 ∞ ∑ n=1 1 n(n+1) 的敛散性. 例 3 讨论级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的敛散性.

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(24)

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无穷级数的概念

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第一节

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无穷级数的性质

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第二节

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正项级数 .

第三节

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任意项级数

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第四节

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幂级数

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第五节

(25)

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · ) = 1 + 2 · (1 + 2 + 4 + · · · ) = 1+ 2T T = −1 即 1+ 2 + 4 + 8 + · · · = −1 7

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无穷级数的运算:化正为负

S= 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 1 + ‚ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · Œ = 1 + 1 2 · (1 + 1 2 + 1 4 + · · · ) = 1+ 1 2S S = 2 即 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + · · · = 2 3 . . . . T = 1 + 2 + 4 + 8 + · · · = 1 + (2 + 4 + 8 + · · · )

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性质 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 都收敛,则级数 ∞ ∑ n=1 (n± n) 也收敛,而且有 ∞ ∑ n=1 (n ± n) = ∞ ∑ n=1 n ± ∞ ∑ n=1 n.

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性质 2 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则级数 ∞ ∑ n=1 n 也收 敛,而且有 ∞ ∑ n=1 n =  ∞ ∑ n=1 n. 推论 级数的每一项同乘以不为 0 的常数后,其敛散 性不变.

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性质 2 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则级数 ∞ ∑ n=1 n 也收 敛,而且有 ∞ ∑ n=1 n =  ∞ ∑ n=1 n. 推论 级数的每一项同乘以不为 0 的常数后,其敛散 性不变.

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例 1 求级数 ∞ ∑ n=1 1 3n + 2 5n 的和. 例 2 判定级数 ∞ ∑ n=1 3 ln n+1n 的敛散性.

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例 1 求级数 ∞ ∑ n=1 1 3n + 2 5n 的和. 例 2 判定级数 ∞ ∑ n=1 3 ln n+1n 的敛散性.

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性质 3 在一个级数前面加上(或者去掉)有限项,级 数的敛散性不变. 例 3 设级数 ∞ ∑ n=1 n 的第 n 次部分和 Sn = 2nn−1,判 断级数 ∞ ∑ n=1 n+2 的敛散性.若级数收敛,求出它的和.

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性质 3 在一个级数前面加上(或者去掉)有限项,级 数的敛散性不变. 例 3 设级数 ∞ ∑ n=1 n 的第 n 次部分和 Sn = 2nn−1,判 断级数 ∞ ∑ n=1 n+2 的敛散性.若级数收敛,求出它的和.

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无穷级数的运算:无中生有

0 = 0 + 0 + 0 + · · · = (1 − 1) + (1 − 1) + (1 − 1) + · · · = 1 − 1 + 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = 1 + (−1 + 1) + (−1 + 1) + (−1 + 1) + · · · = 1 + 0 + 0 + 0 + · · · = 1

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无穷级数的运算:无中生有

0 = 0 + 0 + 0 + · · · = (1 − 1) + (1 − 1) + (1 − 1) + · · · = 1 − 1 + 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = 1 + (−1 + 1) + (−1 + 1) + (−1 + 1) + · · · = 1 + 0 + 0 + 0 + · · · = 1

7

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性质 4 (收敛级数的结合律) 如果一个级数收敛,加 括号后所成的级数也收敛,且与原级数有相同的和. 例 4 已知几何级数 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + 1 32 + · · · = 1 1− 1/2 = 2. 加括号后得到的新级数 ‚ 1+ 1 2 Œ + ‚ 1 4 + 1 8 Œ + ‚ 1 16 + 1 32 Œ + · · · = 3 2 + 3 8 + 3 32 + · · · = 3/ 2 1− 1/4 = 2. 注记 1 发散级数加括号后,可能发散也可能收敛.

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性质 4 (收敛级数的结合律) 如果一个级数收敛,加 括号后所成的级数也收敛,且与原级数有相同的和. 例 4 已知几何级数 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + 1 32 + · · · = 1 1− 1/2 = 2. 加括号后得到的新级数 ‚ 1+ 1 2 Œ + ‚ 1 4 + 1 8 Œ + ‚ 1 16 + 1 32 Œ + · · · = 3 2 + 3 8 + 3 32 + · · · = 3/ 2 1− 1/4 = 2. 注记 1 发散级数加括号后,可能发散也可能收敛.

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性质 4 (收敛级数的结合律) 如果一个级数收敛,加 括号后所成的级数也收敛,且与原级数有相同的和. 例 4 已知几何级数 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + 1 32 + · · · = 1 1− 1/2 = 2. 加括号后得到的新级数 ‚ 1+ 1 2 Œ + ‚ 1 4 + 1 8 Œ + ‚ 1 16 + 1 32 Œ + · · · = 3 + 3 + 3 + · · · = 3/ 2 1− 1/4 = 2. 注记 1 发散级数加括号后,可能发散也可能收敛.

(45)

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性质 4 (收敛级数的结合律) 如果一个级数收敛,加 括号后所成的级数也收敛,且与原级数有相同的和. 例 4 已知几何级数 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + 1 32 + · · · = 1 1− 1/2 = 2. 加括号后得到的新级数 ‚ 1+ 1 2 Œ + ‚ 1 4 + 1 8 Œ + ‚ 1 16 + 1 32 Œ + · · · = 3 2 + 3 8 + 3 32 + · · · = 3/ 2 1− 1/4 = 2. 注记 1 发散级数加括号后,可能发散也可能收敛.

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性质 4 (收敛级数的结合律) 如果一个级数收敛,加 括号后所成的级数也收敛,且与原级数有相同的和. 例 4 已知几何级数 1+ 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + 1 32 + · · · = 1 1− 1/2 = 2. 加括号后得到的新级数 ‚ 1+ 1 2 Œ + ‚ 1 4 + 1 8 Œ + ‚ 1 16 + 1 32 Œ + · · · = 3 + 3 + 3 + · · · = 3/ 2 = 2.

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收敛的必要条件

定理 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则有 lim n→∞n = 0. . . . . 注记 2 若通项不趋于零,则级数一定发散. 例 5 级数 ∞ ∑ n=1 n+1 n 的通项趋于 1,因此它发散. . . . . 注记 3 若通项趋于零,则级数未必收敛. 例 6 级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的通项趋于 0,但是它发散.

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收敛的必要条件

定理 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则有 lim n→∞n = 0. . . . . 注记 2 若通项不趋于零,则级数一定发散. 例 5 级数 ∞ ∑ n=1 n+1 n 的通项趋于 1,因此它发散. . . . . 注记 3 若通项趋于零,则级数未必收敛. 例 6 级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的通项趋于 0,但是它发散.

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收敛的必要条件

定理 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则有 lim n→∞n = 0. . . . . 注记 2 若通项不趋于零,则级数一定发散. 例 5 级数 ∞ ∑ n=1 n+1 n 的通项趋于 1,因此它发散. . . . . 注记 3 若通项趋于零,则级数未必收敛. 例 6 级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的通项趋于 0,但是它发散.

.

(50)

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收敛的必要条件

定理 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则有 lim n→∞n = 0. . . . . 注记 2 若通项不趋于零,则级数一定发散. 例 5 级数 ∞ ∑ n=1 n+1 n 的通项趋于 1,因此它发散. . . . . 注记 3 若通项趋于零,则级数未必收敛. 例 6 级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的通项趋于 0,但是它发散.

(51)

.

.

收敛的必要条件

定理 1 如果级数 ∞ ∑ n=1 n 收敛,则有 lim n→∞n = 0. . . . . 注记 2 若通项不趋于零,则级数一定发散. 例 5 级数 ∞ ∑ n=1 n+1 n 的通项趋于 1,因此它发散. . . . . 注记 3 若通项趋于零,则级数未必收敛. 例 6 级数 ∞ ∑ n=1 lnn+1n 的通项趋于 0,但是它发散.

.

(52)

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练习 1 判断级数的敛散性.如果级数收敛,求出它 的和.

(1) 12 + 34 + 65 + 78+ · · · + 2n2n−1 + · · · (2) (32 + 13) + (34 + 19) + (38+ 271 ) + · · ·

(53)

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无穷级数的概念

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第一节

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无穷级数的性质

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第二节

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正项级数 .

第三节

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任意项级数

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第四节

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幂级数

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第五节

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(54)

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定义 1 若级数 ∞ ∑ n=1 n 满足条件 n ¾ 0(对所有 n), 则称它为正项级数. 性质 正项级数的部分和数列 {Sn} 是单调递增数列. 定理 1 正项级数收敛 ⇐⇒ 它的部分和数列有界. 注记 正项级数加括号后,其敛散性不变.

(55)

.

.

定义 1 若级数 ∞ ∑ n=1 n 满足条件 n ¾ 0(对所有 n), 则称它为正项级数. 性质 正项级数的部分和数列 {Sn} 是单调递增数列. 定理 1 正项级数收敛 ⇐⇒ 它的部分和数列有界. 注记 正项级数加括号后,其敛散性不变.

.

(56)

.

.

定义 1 若级数 ∞ ∑ n=1 n 满足条件 n ¾ 0(对所有 n), 则称它为正项级数. 性质 正项级数的部分和数列 {Sn} 是单调递增数列. 定理 1 正项级数收敛 ⇐⇒ 它的部分和数列有界. 注记 正项级数加括号后,其敛散性不变.

(57)

.

.

定义 1 若级数 ∞ ∑ n=1 n 满足条件 n ¾ 0(对所有 n), 则称它为正项级数. 性质 正项级数的部分和数列 {Sn} 是单调递增数列. 定理 1 正项级数收敛 ⇐⇒ 它的部分和数列有界. 注记 正项级数加括号后,其敛散性不变.

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(58)

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正项级数 .

第三节

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比较判别法

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A

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比值判别法

.

B

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根值判别法

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C

(59)

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定理 2 (比较判别法) 对于两个正项级数 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n,若有 c > 0 使得 n cn,对所有 n,则有 1 当 ∞ ∑ n=1 n 收敛时, ∞ ∑ n=1 n 也收敛; 2 当 ∞ ∑ n=1 n 发散时, ∞ ∑ n=1 n 也发散.

.

(60)

.

.

比较判别法

例 1 调和级数 ∞ ∑ n=1 1 n 发散. 例 2 判断 p 级数 ∞ ∑ n=1 1 np 的敛散性. 例 3 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 nn 的敛散性.

(61)

.

.

比较判别法

例 1 调和级数 ∞ ∑ n=1 1 n 发散. 例 2 判断 p 级数 ∞ ∑ n=1 1 np 的敛散性. 例 3 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 nn 的敛散性.

.

(62)

.

.

比较判别法

例 1 调和级数 ∞ ∑ n=1 1 n 发散. 例 2 判断 p 级数 ∞ ∑ n=1 1 np 的敛散性. 例 3 判断级数 ∞ ∑ 1 nn 的敛散性.

(63)

.

.

定理 3 (比较判别法) 设 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 都为正项 级数,且有 lim n→∞ n n = . 1 若 0 <  < +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 同敛散; 2 若  = 0,则 ∞ ∑ n=1 n 收敛时, ∞ ∑ n=1 n 也收敛; 3 若  = +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 发散时, ∞ ∑ n=1 n 也发散.

.

(64)

.

.

定理 3 (比较判别法) 设 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 都为正项 级数,且有 lim n→∞ n n = . 1 若 0 <  < +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 同敛散; 2 若 = 0,则 ∞ ∑ n=1 n 收敛时, ∞ ∑ n=1 n 也收敛; 3 若  = +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 发散时, ∞ ∑ n=1 n 也发散.

(65)

.

.

定理 3 (比较判别法) 设 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 都为正项 级数,且有 lim n→∞ n n = . 1 若 0 <  < +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 n 同敛散; 2 若 = 0,则 ∞ ∑ n=1 n 收敛时, ∞ ∑ n=1 n 也收敛; 3 若 = +∞,则 ∞ ∑ n=1 n 发散时, ∞ ∑ n=1 n 也发散.

.

(66)

.

.

比较判别法

例 4 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 2n− 1 的敛散性. 例 5 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 3n2+ n 的敛散性. 例 6 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 4n3− 3 的敛散性. 例 7 判断级数 ∞ ∑ n=1 ln ‚ 1+ 1 n2 Œ 的敛散性.

(67)

.

.

比较判别法

例 4 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 2n− 1 的敛散性. 例 5 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 3n2+ n 的敛散性. 例 6 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 4n3− 3 的敛散性. 例 7 判断级数 ∞ ∑ n=1 ln ‚ 1+ 1 n2 Œ 的敛散性.

.

(68)

.

.

比较判别法

例 4 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 2n− 1 的敛散性. 例 5 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 3n2+ n 的敛散性. 例 6 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 4n3− 3 的敛散性. 例 7 判断级数 ∞ ∑ n=1 ln ‚ 1+ 1 n2 Œ 的敛散性.

(69)

.

.

比较判别法

例 4 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 2n− 1 的敛散性. 例 5 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 3n2+ n 的敛散性. 例 6 判断级数 ∞ ∑ n=1 1 p 4n3− 3 的敛散性. 例 7 判断级数 ∞ ∑ n=1 ln ‚ 1+ 1 n2 Œ 的敛散性.

.

(70)

.

.

比较判别法

练习 1 判断级数的敛散性. (1) ∞ ∑ n=1 1 3n− 2 (2) ∞ ∑ n=1 1 npn+ 1

(71)

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正项级数 .

第三节

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比较判别法

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A

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.

比值判别法

.

B

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根值判别法

.

C

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(72)

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定 理 4 (比 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n+1 n = ,则有 1 若  < 1,则级数收敛; 2 若  > 1,则级数发散; 3 若  = 1,则级数可能收敛也可能发散.

(73)

.

.

定 理 4 (比 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n+1 n = ,则有 1 若  < 1,则级数收敛; 2 若  > 1,则级数发散; 3 若  = 1,则级数可能收敛也可能发散.

.

(74)

.

.

定 理 4 (比 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n+1 n = ,则有 1 若  < 1,则级数收敛; 2 若  > 1,则级数发散; 3 若 = 1,则级数可能收敛也可能发散.

(75)

.

.

比值判别法

例 8 设  > 0,判定级数 ∞ ∑ n=1 n n 的敛散性. 例 9 判定级数 ∞ ∑ n=1 n cos2 nπ3 2n 的敛散性.

.

(76)

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比值判别法

例 8 设  > 0,判定级数 ∞ ∑ n=1 n n 的敛散性. 例 9 判定级数 ∞ ∑ n=1 n cos2 nπ3 2n 的敛散性.

(77)

.

.

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.

正项级数 .

第三节

.

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比较判别法

.

A

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.

比值判别法

.

B

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.

根值判别法

.

C

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(78)

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定 理 5 (根 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n p n = ρ,则有 1 若 ρ < 1,则级数收敛; 2 若 ρ > 1,则级数发散; 3 若 ρ = 1,则级数可能收敛也可能发散.

(79)

.

.

定 理 5 (根 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n p n = ρ,则有 1 若 ρ < 1,则级数收敛; 2 若 ρ > 1,则级数发散; 3 若 ρ = 1,则级数可能收敛也可能发散.

.

(80)

.

.

定 理 5 (根 值 判 别 法) 如 果 正 项 级 数 ∞ ∑ n=1 n 满 足 lim n→∞ n p n = ρ,则有 1 若 ρ < 1,则级数收敛; 2 若 ρ > 1,则级数发散; 3 若 ρ = 1,则级数可能收敛也可能发散.

(81)

.

.

根值判别法

例 10 设  > 0,判定级数 ∞ ∑ n=1  n n+ 1 n 的敛散性.

.

(82)

.

.

练习 2 判定级数的敛散性: (1) ∞ ∑ n=1 2n n(n + 1) (2) ∞ ∑ n=1 3n 2n(rctn n)n

(83)

.

.

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.

无穷级数的性质

.

第二节

.

.

正项级数 .

第三节

.

.

任意项级数

.

第四节

.

.

幂级数

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第五节

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.

泰勒公式和泰勒级数

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第六节

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(84)

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交错级数

定义 1 正负项相间的级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 n,即 1− 2+ 3− 4+ · · · + 2k−1− 2k+ · · · , 其中每个 n > 0,称为交错级数.

(85)

.

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交错级数

定理 1 (莱布尼兹定理) 如果交错级数满足条件 1 n+1 n,n = 1,2,3,· · · ; 2 lim n→∞n = 0; 则级数收敛,且其和 S 1,余项满足 |Rn| n+1. 例 1 交错级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 n 收敛.

.

(86)

.

.

交错级数

定理 1 (莱布尼兹定理) 如果交错级数满足条件 1 n+1 n,n = 1,2,3,· · · ; 2 lim n→∞n = 0; 则级数收敛,且其和 S 1,余项满足 |Rn| n+1. 例 1 交错级数 ∞ ∑ (−1)n+1 收敛.

(87)

.

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任意项级数

定理 2 若 ∞ ∑ n=1 |n| 收敛,则 ∞ ∑ n=1 n 也收敛. 定义 2 对任意项级数 ∞ ∑ n=1 n, 1 称 ∞ ∑ n=1 n 条件收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 收敛,但 ∞ ∑ n=1 |n| 发散; 2 称 ∞ ∑ n=1 n 绝对收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 |n| 都收 敛.

.

(88)

.

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任意项级数

定理 2 若 ∞ ∑ n=1 |n| 收敛,则 ∞ ∑ n=1 n 也收敛. 定义 2 对任意项级数 ∞ ∑ n=1 n, 1 称 ∞ ∑ n=1 n 条件收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 收敛,但 ∞ ∑ n=1 |n| 发散; 2 称 ∞ ∑ n=1 n 绝对收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 |n| 都收 敛.

(89)

.

.

任意项级数

定理 2 若 ∞ ∑ n=1 |n| 收敛,则 ∞ ∑ n=1 n 也收敛. 定义 2 对任意项级数 ∞ ∑ n=1 n, 1 称 ∞ ∑ n=1 n 条件收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 收敛,但 ∞ ∑ n=1 |n| 发散; 2 称 ∞ ∑ n=1 n 绝对收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 和 ∞ ∑ n=1 |n| 都收 敛.

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(90)

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任意项级数

定理 2 若 ∞ ∑ n=1 |n| 收敛,则 ∞ ∑ n=1 n 也收敛. 定义 2 对任意项级数 ∞ ∑ n=1 n, 1 称 ∞ ∑ n=1 n 条件收敛,若 ∞ ∑ n=1 n 收敛,但 ∞ ∑ n=1 |n| 发散; 称 ∞ ∑ 绝对收敛,若 ∞ ∑ 和 ∞ ∑ | | 都收

(91)

.

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任意项级数

定理 3 对于任意项级数 ∞ ∑ n=1 n,若 lim n→∞ n+1 n = , 则有 1 当  < 1 时级数绝对收敛; 2 当  > 1 时级数发散.

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(92)

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任意项级数

例 2 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是绝 对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)nn! nn; (2) ∞ ∑ n=1 n n!; (3) ∞ ∑ n=1 n n ; (4) ∞ ∑ n=1 nn−1

(93)

.

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任意项级数

例 2 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是绝 对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)nn! nn; (2) ∞ ∑ n=1 n n!; (3) ∞ ∑ n=1 n n ; (4) ∞ ∑ n=1 nn−1

.

(94)

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任意项级数

例 2 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是绝 对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)nn! nn; (2) ∞ ∑ n=1 n n!; (3) ∞ ∑ n=1 n n ; (4) ∞ ∑ n=1 nn−1

(95)

.

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任意项级数

例 2 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是绝 对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)nn! nn; (2) ∞ ∑ n=1 n n!; (3) ∞ ∑ n=1 n n ; (4) ∞ ∑ n=1 nn−1

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(96)

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任意项级数

练习 1 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是 绝对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 n 2n− 1; (2) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 1 2n− 1; (3) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 1 n· 2n

(97)

.

.

任意项级数

练习 1 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是 绝对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 n 2n− 1; (2) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 1 2n− 1; (3) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 1 n· 2n

.

(98)

.

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任意项级数

练习 1 判定级数是发散的,还是条件收敛的,还是 绝对收敛的: (1) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 n 2n− 1; (2) ∞ ∑ n=1 (−1)n+1 1 2n− 1; (3) ∞ ∑ (−1)n+1 1

(99)

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正项级数 .

第三节

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任意项级数

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第四节

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幂级数

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第五节

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泰勒公式和泰勒级数

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第六节

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初等函数的幂级数展开式

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第七节

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(100)

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定义 1 形如 ∞ ∑ n=0 n( − 0)n 的级数,即 0+1(−0)+2(−0)2+· · ·+n(−0)n+· · · 称为 − 0 的幂级数. 特别地,当 0 = 0 时,级数 ∞ ∑ n=0 nn,即 0+ 1+ 22+ · · · + nn + · · · 称为  的幂级数

(101)

.

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定义 1 形如 ∞ ∑ n=0 n( − 0)n 的级数,即 0+1(−0)+2(−0)2+· · ·+n(−0)n+· · · 称为 − 0 的幂级数. 特别地,当 0 = 0 时,级数 ∞ ∑ n=0 nn,即 0+ 1+ 22+ · · · + nn + · · · 称为  的幂级数

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(102)

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幂级数的收敛域

对于幂级数 ∞ ∑ n=0 nn若  = 0 时级数收敛,称 0 为幂级数的收敛点; 若  = 0 时级数发散,称 0 为幂级数的发散点. 幂级数的全体收敛点构成的集合称为幂级数的收敛域.

(103)

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幂级数的收敛域

对于幂级数 ∞ ∑ n=0 nn若  = 0 时级数收敛,称 0 为幂级数的收敛点; 若  = 0 时级数发散,称 0 为幂级数的发散点. 幂级数的全体收敛点构成的集合称为幂级数的收敛域.

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(104)

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幂级数的收敛域

对于幂级数 ∞ ∑ n=0 nn若  = 0 时级数收敛,称 0 为幂级数的收敛点; 若  = 0 时级数发散,称 0 为幂级数的发散点. 幂级数的全体收敛点构成的集合称为幂级数的收敛域.

(105)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

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(106)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

(107)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

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(108)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

(109)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

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(110)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

(111)

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定理 1 对幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,设 lim n→∞ n+1 n = ρ,则 1 当 || < 1/ρ 时,级数绝对收敛; 2 当 || > 1/ρ 时,级数发散; 3 当 || = 1/ρ 时,级数的敛散性未定. 定义 称 R = 1/ρ 为幂级数的收敛半径,称 (−R,R) 为幂级数的收敛区间. 注记 当 ρ = 0 时,规定 R = +∞;当 ρ = +∞ 时, 规定 R = 0.

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(112)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R = 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

(113)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R = 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

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(114)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R = 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

(115)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R = 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

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(116)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R = 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

(117)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 2 若 R= 0,则收敛域为 {0}; 3 若 R = +∞,则收敛域为 (−∞,+∞).

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(118)

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幂级数的收敛域

问题 给定幂级数 ∞ ∑ n=0 nn,求出它的收敛域. 解答 首先求出收敛半径 R; 1 若 0 < R < +∞,则收敛域有四种可能 (−R,R) [−R,R) (−R,R] [−R,R] 若 R= 0,则收敛域为 {0};

(119)

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幂级数的收敛域

例 1 求幂级数 ∞ ∑ n=0 (−1)n−1n n 的收敛域. 例 2 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−1n 的收敛域. 例 3 求幂级数 ∞ ∑ n=0 n n! 的收敛域.

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(120)

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幂级数的收敛域

例 1 求幂级数 ∞ ∑ n=0 (−1)n−1n n 的收敛域. 例 2 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−1n 的收敛域. 例 3 求幂级数 ∞ ∑ n=0 n n! 的收敛域.

(121)

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幂级数的收敛域

例 1 求幂级数 ∞ ∑ n=0 (−1)n−1n n 的收敛域. 例 2 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−1n 的收敛域. 例 3 求幂级数 ∞ ∑ n=0 n n! 的收敛域.

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(122)

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幂级数的收敛域

例 4 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (2 + 1)n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 + 1. 例 5 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−13 n2n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 或者令 t = 32

(123)

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幂级数的收敛域

例 4 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (2 + 1)n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 + 1. 例 5 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−13 n2n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 或者令 t = 32

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(124)

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幂级数的收敛域

例 4 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (2 + 1)n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 + 1. 例 5 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−13 n2n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 或者令 t = 32

(125)

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幂级数的收敛域

例 4 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (2 + 1)n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 + 1. 例 5 求幂级数 ∞ ∑ n=1 (−1)n−13 n2n n 的收敛域. 解答 令 t = 2 或者令 t = 32

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(126)

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幂级数的收敛域

练习 1 求幂级数 ∞ ∑ n=1 n (2n − 1)(2n) 的收敛域.

(127)

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幂级数的运算

定理 设 ∞ ∑ n=0 nn 和 ∞ ∑ n=0 bnn 的收敛半径分别为 R1 和 R2,R = min{R1,R2},则有 ∞ ∑ n=0 nn  ± ∞ ∑ n=0 bnn  = ∞ ∑ n=0 (n± bn)n, 其中等式在 (−R,R) 中成立.

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(128)

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幂级数的运算

定理 设 ∞ ∑ n=0 nn 和 ∞ ∑ n=0 bnn 的收敛半径分别为 R1 和 R2,R = min{R1,R2},则有 ∞ ∑ n=0 nn  · ∞ ∑ n=0 bnn  = ∞ ∑ n=0 cnn, 其中 cn = n=0 kbn−k,等式在 (−R,R) 中成立.

(129)

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幂级数的运算

定理 设 ∞ ∑ n=0 nn 和 ∞ ∑ n=0 bnn 的收敛半径分别为 R1 和 R2,R = min{R1,R2},则有 ∞ ∑ n=0 nn . ∑∞ n=0 bnn  = ∞ ∑ n=0 dnn, 其中等式在 (−R,R) 的某个子区间内成立.

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(130)

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性质 1 幂级数 ∞ ∑ n=0 nn 的和函数 S() 在其收敛域 上连续. 性质 2 幂级数 ∞ ∑ n=0 nn 的和函数 S() 在其收敛域 上可积,且有逐项积分公式 ∫ 0 S() d = 0 ∞ ∑ n=0 nnd = ∞ ∑ n=0 0 nnd = ∞ ∑ n=0 n n+ 1 n+1 逐项积分后得到的幂级数和原级数有相同的收敛半径.

(131)

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性质 1 幂级数 ∞ ∑ n=0 nn 的和函数 S() 在其收敛域 上连续. 性质 2 幂级数 ∞ ∑ n=0 nn 的和函数 S() 在其收敛域 上可积,且有逐项积分公式 ∫ 0 S() d = 0 ∞ ∑ n=0 nnd = ∞ ∑ n=0 0 nnd = ∞ ∑ n=0 n n+ 1 n+1 逐项积分后得到的幂级数和原级数有相同的收敛半径.

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(132)

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性质 3 幂级数 ∞ ∑ n=0 nn 的和函数 S() 在其收敛区(−R,R) 上可导,且有逐项求导公式 S() = ∞ ∑ n=0 nn) = ∞ ∑ n=0 nn) = ∞ ∑ n=0 nnn−1 逐项求导后得到的幂级数和原级数有相同的收敛半径.

(133)

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例 6 对几何级数 ∞ ∑ n=0 n 逐项求导和逐项积分. 练习 2 .求无穷级数 ∞ ∑ n=1 n2 3n 的和.

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(134)

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例 6 对几何级数 ∞ ∑ n=0 n 逐项求导和逐项积分. 练习 2 .求无穷级数 ∞ ∑ n=1 n2 3n 的和.

(135)

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任意项级数

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第四节

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幂级数

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第五节

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泰勒公式和泰勒级数

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第六节

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初等函数的幂级数展开式

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第七节

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幂级数的应用

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第八节

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參考文獻

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