绝对收敛与条件收敛

绝对收敛

绝对收敛的定义

如果级数 ∑n=1∞∣an∣\sum_{n=1}^{\infty} |a_n| 收敛(convergence),则称级数 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 绝对收敛(absolute convergence)。

条件收敛

条件收敛的定义

如果级数 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 收敛(convergence),但 ∑n=1∞∣an∣\sum_{n=1}^{\infty} |a_n| 发散(divergence),则称级数 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 条件收敛(conditional convergence)。

符号说明
符号类型读音/说明在本文中的含义
∑\sum希腊字母Sigma(西格玛)求和符号,表示级数
∞\infty数学符号无穷大表示无穷级数,项数无限
∣an∣\lvert a_n\rvert数学符号绝对值ana_n 的绝对值

绝对收敛的级数必收敛

绝对收敛与条件收敛
  • 绝对收敛:如果 ∑n=1∞∣an∣\sum_{n=1}^{\infty} |a_n| 收敛,则 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 绝对收敛
  • 条件收敛:如果 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 收敛,但 ∑n=1∞∣an∣\sum_{n=1}^{\infty} |a_n| 发散,则 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty} a_n 条件收敛

判别策略

  1. 先判断绝对值级数的收敛性
  2. 如果绝对收敛,则原级数收敛
  3. 如果绝对值级数发散,再判断原级数是否条件收敛

例题

例 1

判断级数 ∑n=1∞(−1)nn2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n^2} 的收敛性。

解:

  1. 考虑绝对值级数:∑n=1∞1n2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}
  2. 这是 pp 级数,p=2>1p = 2 > 1,所以绝对收敛
  3. 由于绝对收敛,所以原级数收敛

练习题

练习 1

判断级数 ∑n=1∞(−1)nn2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n^2} 的收敛性。

级数收敛性绝对收敛条件收敛交错级数

解题思路: 先判断绝对收敛性,如果绝对收敛则原级数收敛。

详细步骤:

  1. 考虑绝对值级数:∑n=1∞1n2\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}
  2. 这是 pp 级数,p=2>1p = 2 > 1,所以绝对收敛
  3. 由于绝对收敛,所以原级数收敛

最终答案: 级数收敛(convergence)。


总结

本文出现的符号

符号类型读音/说明在本文中的含义
ana_n数学符号通项级数中第 nn 项

中英对照

中文术语英文术语音标说明
绝对收敛absolute convergence/ˈæbsəluːt kənˈvɜːdʒəns/绝对值级数收敛的情况
条件收敛conditional convergence/kənˈdɪʃənəl kənˈvɜːdʒəns/级数收敛但绝对值级数发散的情况
收敛convergence/kənˈvɜːdʒəns/级数部分和序列有有限极限
发散divergence/daɪˈvɜːdʒəns/级数部分和序列无有限极限
绝对值级数absolute value series/ˈæbsəluːt ˈvæljuː ˈsɪəriːz/由各项绝对值构成的级数

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