当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 > 第八章 级数 > 第三节 任意项级数 > 绝对收敛与条件级数收敛的性质
前面我们给出了任意项级数
条件收敛和绝对收敛的概念
我们并且证明了如果它绝对收敛时
这个级数本身一定是收敛的
所以说绝对收敛这个性质
是比它本身收敛时要强的一个性质
接下来我们就看一下
绝对收敛与条件收敛相比
到底有什么不一样
所以我们看一下
绝对收敛与条件收敛级数的性质
我们写成一个定理的形式
我们用an正来表示
an和an的绝对值的平均值
我们用an负来表示
an减掉an的绝对值除上2
我们得到的结论就是
第一个 如果以an为通项的级数
是绝对收敛的
那么它的充分必要条件是
以an正做通项的级数
和以an负做通项的级数
都是收敛的
我们得到的第二个结论是
如果以an做通项的级数
是条件收敛的
那么它的必要条件是
以an正做通项的级数是发散的
以an负做通项的级数也是发散的
因为它们都是不变号的
所以说非负项级数发散
意味着它是一个正无穷大量
而非正项级数发散
意味着它是一个负无穷大量
好 这个定理 我们来看一下
实际上 我们第一个记号
就是把这个数列中
它的正项拿出来
也就是如果an大于0时
那我an正就是an
如果an小于0时 an正我就取0
类似的 这个an负 实际就是
把这个数列中的负项拿出来
也就是an小于0时
我这个an负就是an
而an大于0时
这个an负我就取成0
所以这应该是一个非负的数列
这应该是一个非正的数列
那么它绝对收敛
它的充分必要条件是
这两个数列同时都是收敛的
而如果它是条件收敛的时候
那么这个非负数列它是发散的
所以说 它应该是个正无穷大量
而这个非正数列 它也是发散的
它应该是个负无穷大量
这是这个定理 它告诉我们的
接下来我们先看一下这个定理的证明
现证第一个结论
我们先看一下它的充分性的证明
也就是说 如果我知道这两个数列
它对应的级数都是收敛的时候
我来证明原来这个级数的
绝对值级数也是收敛的
大家从这两个级数的定义
我们可以看出
如果我们第一个等式减掉第二个等式
实际上就会得到
我们这个绝对值an
与这两个级数通项的关系
也就说an的绝对值
应该等于an正减掉an负
因为这两个级数都是收敛的时候
根据收敛级数的加减运算性质
我们就知道
这个绝对值作为通项的级数
也是收敛的 所以说
因为这个 且我们的条件是
an正与an负做通项的级数
都是收敛的
所以 我们知道
这个绝对值级数它也是收敛的
这是它的充分性证明
接下来我们来看它的必要性证明
也就是说 如果我知道
这个级数是绝对收敛的时候
我来证明这两个级数也都是收敛的
实际上 从这个定义我们知道
我们这个an正 它本身是非负的
但是 它小于等于
2分之1倍的an的绝对值
再加上an的绝对值
也就是它小于等于an的绝对值
类似的 这个an负
它本身是非正的
我们给它取一下负号
也就是负的an负
它也应该是非负的
它应该也小于等于an的绝对值
这是从这个定义得到的
现在我们的条件是
以绝对值为通项的级数收敛
它又是非负级数
所以根据正项级数的比较判敛法
我们就知道
以an正做通项的级数是收敛的
同时以负的an负做通项的级数
也是收敛的
但是收敛级数有所谓的数乘运算
负的an负做通项的级数收敛
我乘上一个-1之后
那个级数也是收敛的
这样我就保证了
这两个级数它是收敛的
这是第一个结论的证明
充分性和必要性我们就证完了
接下来我们看第二个结论
第二个结论是说
如果这个级数是条件收敛的时候
那么这两个级数都应该是发散的
那我们看一下 根据它的定义
我们就知道
an正它是等于一个二分之一倍的
an加上an的绝对值
因为它是条件收敛
条件收敛是说的
这个级数本身是收敛的
同时 它的绝对值级数 是发散的
好 这两个级数里面
一个收敛一个发散
它的和 应该是发散的
因为 如果它的和是收敛的时候
我马上就能推出
这个绝对值级数也是收敛的
这就与原来的条件矛盾
所以 我就知道 这个是发散的
因为它的部分和数列是单调递增的
所以它发散 意味着
它的部分和数列是没有极限的
单调递增的数列没有极限
那当然就说明它是一个正无穷大量
这是这一个证明
类似的 an负也等于二分之一
an减掉an的绝对值
这个是收敛的 这个是发散的
所以它的差一定是发散的
与刚才的证明类似
因为它是一个非负级数
它发散 意味着它的部分和数列
是没有下界的
没有下界的时候 当然就推出了
我这个级数
它应该是一个负无穷大量
我想这是关于
绝对收敛和条件收敛级数 它的差别
实际上 它是体现在 当绝对收敛时
你把级数所有的正项拿出来
和所有的负项拿出来
构成的级数仍然都是收敛的
而它条件收敛时
你把它的正项级数拿出来
构成级数之后 它应该是发散的
而把它的所有负项拿出来构成的级数
也是发散的
当然 大家注意
这两个结论
一个是充分必要的
而一个只是说
这是它的必要条件
换句话说
你把它所有的正项拿出来之后
级数发散
把它的负项拿出来之后 级数发散
这个级数本身 不见得是收敛的
这样的例子当然很简单
你就举一个-1的n次方
我把它所有的正项拿出来 当然都是1
它对应的级数自然是发散的
所有的负项拿出来
它对应的级数也是发散的
但是这个级数本身 显然不会收敛
还是发散的
我想这是关于绝对收敛
和条件收敛之间的差别
-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
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-第五节 函数极限的运算
-第五节思考与练习
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-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
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--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
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--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
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--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
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--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
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--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
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--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
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--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
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--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
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--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
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-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
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-第五节 思考与练习
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--原函数的概念
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-第二节 换元积分法
--第一换元法
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-第三节 分部积分法
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-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
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--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
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-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
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--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