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级数收敛与发散怎么判断

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导读 级数是数学中一个重要的概念,它是由一系列数相加而成的无穷和。。绿色圃中小学教育网百科专栏,提供全方位全领域的生活知识

级数是数学中一个重要的概念,它是由一系列数相加而成的无穷和。在数学中,我们经常要研究级数的收敛与发散问题,因为这关系到很多重要的应用问题。那么,如何判断一个级数是收敛还是发散呢?

首先,我们需要介绍一下级数的基本概念。一个级数可以表示为:

$$

\sum_^a_n=a_1+a_2+a_3+...+a_n+...

$$

其中,$a_n$ 表示级数的第 n 项,$n$ 表示级数的项数。如果这个级数的和存在,我们称之为收敛,否则称之为发散。

接下来,我们将介绍几种判断级数收敛与发散的方法。

1. 比较判别法

比较判别法是判断级数收敛与发散最常用的方法之一。它的原理是:如果一个级数的每一项都小于或等于另一个已知的级数的对应项,那么这个级数一定收敛;反之,如果一个级数的每一项都大于或等于另一个已知的级数的对应项,那么这个级数一定发散。

具体来说,比较判别法有以下两种形式:

(1)比较法一:设 $\sum_^a_n$ 和 $\sum_^b_n$ 为两个级数,如果存在正整数 $N$,使得对于 $n\geq N$ 有 $a_n\leq b_n$,那么:

- 如果 $\sum_^b_n$ 收敛,则 $\sum_^a_n$ 收敛;

- 如果 $\sum_^a_n$ 发散,则 $\sum_^b_n$ 发散。

(2)比较法二:设 $\sum_^a_n$ 和 $\sum_^b_n$ 为两个级数,如果存在正整数 $N$,使得对于 $n\geq N$ 有 $\frac\leq c$,其中 $c$ 为常数,那么:

- 如果 $\sum_^b_n$ 收敛,则 $\sum_^a_n$ 收敛;

- 如果 $\sum_^a_n$ 发散,则 $\sum_^b_n$ 发散。

2. 比值判别法

比值判别法是另一种常用的判断级数收敛与发散的方法。它的原理是:如果一个级数的每一项与它后面一项的比值趋近于某个常数 $r$,那么当 $r<1$ 时,级数收敛;当 $r>1$ 时,级数发散;当 $r=1$ 时,无法判断。

具体来说,比值判别法的判断条件为:

$$

\lim_\left|\frac}\right|=r

$$

当 $r<1$ 时,级数收敛;当 $r>1$ 时,级数发散;当 $r=1$ 时,无法判断。

3. 根值判别法

根值判别法是判断级数收敛与发散的另一种方法。它的原理是:如果一个级数的每一项的 $n$ 次根与某个常数 $r$ 的比值趋近于 $1$,那么当 $r<1$ 时,级数收敛;当 $r>1$ 时,级数发散;当 $r=1$ 时,无法判断。

具体来说,根值判别法的判断条件为:

$$

\lim_\sqrt[n]=r

$$

当 $r<1$ 时,级数收敛;当 $r>1$ 时,级数发散;当 $r=1$ 时,无法判断。

以上就是常用的几种判断级数收敛与发散的方法。需要注意的是,这些方法只是判断级数收敛与发散的充分条件,不能保证判断的正确性。因此,在具体的问题中,还需要根据实际情况综合运用这些方法来判断级数的收敛性。