当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第八章 级数 > 第一节 数项级数的概念与性质 > 8-1 数项级数的概念
从这一节开始
我们来介绍一下微积分里面的
一个新的内容
这就是关于无穷级数的内容
无穷级数实际上
是微积分学的一个应用
当然也是我们在日常生活中
经常碰到的一个问题
我们先看一下
有关无穷级数的概念
什么叫数项级数
那我们先举一个简单的例子
就这个例子是这样说的
说是有一个人喜欢远足
他要从A点到B点
总的距离是2d
但是由于体力原因
这个人说我前半段距离
我用一个速度v来走
匀速的 走了以后
走后面这一半时候的前一半
我的速度就变成了qv
当然q肯定是应该
大于0小于1的一个常数
如果接下来我再走剩下的
最后这1/4的一半时
他的速度又变成了qqv
实际上 也就是
我往后走的时候
每走完剩下距离的一半
我的速度就要减慢
实际这个减慢
就是说乘上一个大于0小于1的常数
现在我们的问题是说
如果这个人
按照这个速度往下走的时候
他从A走到B需要多长时间
实际上我们知道所谓的时间
就是距离除上速度
所以说他走前半段距离
也就是d速度是v
所以他用的时间就d/v
他接下来走这一段距离
这一段距离应该是总的距离的1/4
也就是说总的距离是2d
我除上4
这时候他的速度就变成了qv
所以这个应该就是走这段的距离
接下来咱们走这段
这段这个距离
应该是整个距离的1/8
也就是2d/8
他的速度就变成了
这是q平方乘上v
当然接下来我们一直这样写
假设说我走了n步
这时候他的距离
就是总的距离的2的n+1次方
就是除上一个2的n+1次方
但是他们的速度
这时候就变成了
q的n次方乘上v
我把这些东西加起来
一直加下去
应该就是说这个人
从A走到B所走的时间
我们看一下 这个时间
我假设用T来表示
他就等于一个d/v
加上这边应该就是一个2q分之一
乘上一个d/v
再加上
这个 大家看一下
应该可以写成2q的平方
这面是一个d/v
这样一直加下去
加到这个地方
我们可以看出来
他可以表示成是一个
2q的n次方分之一
d/v这样一直加下去
所以说我们求
这么一个简单的
从A走到B的时间问题
就会碰到把无穷多个数
这样一直加起来的问题
实际就所谓的我们的数项级数
或者无穷级数
考虑的就是无穷多个数
求和的问题
那现在我们把这个级数的定义写出来
什么叫级数
我们假设
an是一个数列
我们就求下面的形式和
也就是a1+a2+a3一直加下去
这个形式和
称为是一个无穷项级数
无穷项级数也简称为无穷级数
或者直接就叫级数
我们为了表示简单
一般是用一个连和号来表示的
也就是说
对an从n到1到无穷求和
表示的就是一个级数
在级数里边
我们把an称为这个级数的
一般项或者是通项
我们a1+a2+到an
也就是这有限项的和
称为这个级数的前n项的和
在这个定义里面
我们强调这是一个形式和
也就是尽管形式上
我们写成一个和式的形式
但是因为他牵扯到无穷多个数相加
我们知道我们是不可能
在有限的时间里面
来做一个无穷多项求和的这样的过程
所以说 这仅仅是一个形式和
为了强调他是一个形式和
我们看一个简单的例子
比如说我们考虑这一个形式和
也就是1 -1+1
然后这样减
这样一直加上-1的n-1次方
这样加 加下去
这就是个形式和
如果你把他理解成是一个具体的数
再看看会出现什么结果
也就是说
如果我们把它理解成一个数
这个数我用S来表示
那么S就等于1-1+1-1再加
一直加到-1的n-1次方
继续加下去
因为大家一想
这就是做加法运算
加法运算我们当然知道
他有很好的运算律
比如说加法运算有结合律
如果有结合律的时候
如果我们利用结合律
写成这个样子
也就是S就等于1
这个时候我们给他提一个-1出来
这是1-1+1-1这样一直下去
下去以后大家发现
我括号里这个项
跟原来这个项是一样的
一样的时候
因为你已经把这个结果记成了S
那么这个就等于1-S
如果这样子的时候
则我就得到了
S应该是等于1/2这个结果
但是大家想
他要是做结合律
我不仅可以这样结合
我还可以这样结合
也就是说
如果我们这样来用结合律的时候
也就是1-1这两项结合
再加上第三项第四项结合
这样一加
加下去的时候
大家知道他当然也是用了加法的结合律
这当然每个括号都是0
加起来他不可能等于其他的
所以说这个时候他就等于0
如果这样用
则我就得到了S是等于0的
当然大家一想
你这样用结合律
我是不还可以这样用
就是如果S我这有写
这就是1+(-1+1)
第二项第三项结合
接下来再加上-1再加1
第四项和第五项结合
这样一直写下去
当然他都是-1+1
这样加下去
每个括号也等于0
这个时候我就得到这个S是等于1的
实际上大家知道
作为一个值来说
他不可能既等于1/2
又等于0
又等于1
但是我们在刚才这个运算过程中
我们认为
我们用的都是加法的
非常一般的运算律
就是这种结合律
最多用到了他跟乘法的分配律
分配律 那为什么
因为现在我们的问题是
这是无穷多个数加起来
那无穷多个数加起来
到底是什么
我们并不知道
我们不过就是想当然的
把我们对有限个数求和的运算律
直接套用到了无穷多个数求和
我想从这个例子大家知道
无穷多个数相加
与有限个数应该是完全不同的问题
那首先我们碰到的一个问题就是说
你做这样的形式和
到底有没有意义
换句话说这样的形式和
他能不能与一个
唯一的值对应起来
如果可以的时候
你怎么样从这个形式和出发
来定义那个数
或者来求那个数
实际上这是我们讨论数项级数时
我们非常关心的一个问题
这个问题我们就用级数的收敛性来刻画
-序言
--序言
-第一节 实数集的界与确界
--实数集的界
--实数集的确界
-第一节思考与练习
--思考题
--练习题
-第二节 函数的概念
--分段函数与隐函数
-第二节思考与练习
--思考题
--练习题
-第三节 函数的运算
--函数的反函数
-第三节思考与练习
--思考题
--练习题
-第四节 函数的初等性质
--函数的凸性
-第四节思考与练习
--思考题
--练习题
-第五节 初等函数
--初等函数
-第五节思考与练习
--思考题
--练习题
-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线
-第一节 数列极限的概念与性质
--无穷大量
-第一节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第一节思考与练习
-第二节 数列极限存在的充分条件
--单调有界收敛定理
-第二节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第二节思考与练习
-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则
-第三节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第三节思考与练习
-第四节 函数极限的概念与性质
--函数极限的概念
--函数极限的性质
-第四节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第四节思考与练习
-第五节 函数极限的运算
-第五节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第五节思考与练习
-第六节 无穷小量及其(阶的)比较
--无穷小量的比较
-第六节思考与练习
--思考题
--第二章 极限论--第六节思考与练习
-第一节 连续函数的概念与性质
--间断点的分类
--连续函数的性质
-第一节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第一节 思考与练习
-第二节 闭区间上连续函数的性质
-第二节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第二节 思考与练习
-第三节 函数的一致连续性
--一致连续的概念
-第三节 思考与练习
--思考题
--第三章 连续函数--第三节 思考与练习
-第一节 导数与微分的概念
--导数的概念
--导数的几何意义
--微分概念
-第一节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习
-第二节 导数与微分的运算
--导数的四则运算
--反函数求导法
-第二节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习
-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数
--高阶导数
-第三节 思考与练习
--思考题
--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习
-第一节 微分中值定理
--Fermat定理
--Rolle定理
-第一节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第一节 思考与练习
-第二节 L'Hospital 法则
--0/0型不定式
--∞/∞型不定式
--其他形式的不定式
-第二节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第二节 思考与练习
-第三节 函数的单调性与极值
--函数的单调性
--函数的极值
--函数最值的求法
-第三节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第三节 思考与练习
-第四节 函数的凸性与拐点
--函数凸性的判别法
--拐点
--曲线的渐近性
-第四节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第四节 思考与练习
-第五节 Taylor 公式
-第五节 思考与练习
--思考题
--第五章 导数应用--第五节 思考与练习
-第一节 概念与性质
--原函数的概念
--6-1视频纠正
-第一节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习
-第二节 换元积分法
--第一换元法
--第二换元法
-第二节思考与练习
--思考题
--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习
-第三节 分部积分法
--分步积分法
-第四节 有理函数的积分
--html
--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习
-第五节 简单无理式的积分
--无理函数的有理化
--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习
-第一节 积分概念与积分存在条件
--定积分的概念
-- 函数的可积性
--第七章 定积分--第一节思考与练习
-第二节 定积分的性质
--定积分的性质
--定积分性质的应用
-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式
--变上限积分
--复合变限积分
--定积分的计算
--第七章 定积分--第三节思考与练习
-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法
--第七章 定积分--第四节思考与练习
-第五节 定积分的几何应用
--平面区域的面积
--曲线的弧长
--平面曲线的曲率
--第七章 定积分--第五节思考与练习
-第六节 定积分的物理应用
--物理应用简介
-第七节 反常积分
--反常积分
--其他无穷积分
--第七章 定积分--第七节思考与练习
-第一节 数项级数的概念与性质
--第八章 级数--第一节 思考与练习
-第二节 正项级数的收敛判别法
--第八章 级数--第二节 思考与练习
-第三节 任意项级数
--交错项级数
--绝对值判敛法
--第八章 级数--第三节 思考与练习
-第四节 函数级数
--第八章 级数--第四节 思考与练习
-第五节 幂级数
--Abel判别法
--收敛半径与收敛域
--幂级数的分析性质
--幂级数求和
--第八章 级数--第五节思考与练习
-第六节 傅里叶级数
--三角函数的正交性
--第八章 级数--第六节思考与练习