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正項級數

鎖定
正項級數,是一種數學用語。在級數理論中,正項級數是非常重要的一種,對一般級數的研究有時可以通過對正項級數的研究來獲得結果,就像非負函數廣義積分和一般廣義積分的關係一樣。所謂正項級數是這樣一類級數:級數的每一項都是非負的。正項級數收斂性的判別方法主要包括:利用部分和數列判別法、比較原則、比式判別法、根式判別法、積分判別法以及拉貝判別法等。
中文名
正項級數
外文名
Positive series
定    義
各項都是由正數組成的級數
重要級數
p級數
收斂性判別
比較原則、比式判別、根式判別
應用學科
數學分析

目錄

正項級數定義

若數項級數各項的符號都相同,則稱它為同號級數。對於同號級數,只需研究各項都是由正數組成的級數,稱它為正項級數。如果級數的各項都是負數,則它乘以-1後就得到一個正項級數,它們具有相同的斂散性。 [1] 
換句話説,若
,則稱級數
正項級數 [2] 

正項級數收斂性判別

部分和數列判別法
正項級數的部分和數列
是單調增加的數列即:
收斂的充要條件是有界,因此有:
正項級數
收斂的充要條件是:它的部分和數列
有界,即存在某正數
,對於一切正整數
[1] 
比較原則
是兩個正項級數,如果存在某正數
,使得對一切
都有
,則有:
(1)若級數
收斂,則級數
收斂
(2)若級數
發散,則級數
發散 [1] 
比式判別法(達朗貝爾判別法
為正項級數,且存在某正常數
及常數
(1)若對一切
,成立不等式
,則級數
收斂;
(2)若對一切
,成立不等式
,則級數
發散。
比式判別法的極限形式:
為正項級數,且
,則有:
(1)當
時,級數
收斂;
(2)當
時,級數
發散。
注意:若
,這時用比式判別法不能對級數的斂散性做出判別,因為它可能是收斂的,也可能是發散的,例如級數
,他們的比式極限都是
,但
是收斂的,
卻是發散的。 [1] 
根式判別法(柯西判別法)
為正項級數,且存在某正常數
及正常數
(1)若對一切
,成立不等式
,則級數
收斂;
(2)若對一切
,成立不等式
,則級數
發散;
柯西判別法的極限形式:
為正項級數,且
,則:
(1)當
時,級數
收斂;
(2)當
,級數
發散。
注意:若
,這時用根式判別法不能對級數的斂散性做出判別,因為它可能是收斂的,也可能是發散的,例如級數
,他們的比式極限都是
,但
是收斂的,
卻是發散的。 [1] 
積分判別法是利用非負函數的單調性和積分性質,並以反常積分為比較對象來判斷正項級數的斂散性。
上非負減函數,那麼正項級數
與反常積分
同時收斂或同時發散。 [1] 

正項級數典例

正項級數p級數

討論
級數
的收斂性,其中常數
解:分兩種情況討論,
(1)當
級數的各項大於等於調和級數
的對應項,即
,由於調和級數發散,因此根據比較判別法可知,此時
級數發散。
(2)當
時,記
級數的部分和為:
.
時,取
,則有
,所以有:
從而
即有
這表明當
時,
級數的部分和
有界。因此,當
時,
級數收斂。 [2] 

正項級數例2

討論正項級數
的斂散性。
解:
(1)當
時,對一切
都有
,因此級數發散。
(2)當
時,對一切
都有
,而
為收斂的等比數列,因此級數
收斂。 [3] 
參考資料
  • 1.    華東師範大學數學系編.數學分析(下冊)(第三版).北京:高等教育出版社,2011:6-15
  • 2.    賀建輝主編;周尉,周培桂副主編.微積分 下.北京:中國水利水電出版社,2016:49-54
  • 3.    林元重著 .新編數學分析 下.武漢:武漢大學出版社,2015:5-10