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 > 绝对收敛级数的交换律
前面我们已经介绍了绝对收敛级数
和条件收敛级数它们的区别
接下来关于绝对收敛级数
我们再介绍一个它的性质
这就是说的 绝对收敛级数
也就是绝对收敛级数
它是有交换律的
关于交换律 我们写成一个定理
也就是说 若级数an绝对收敛
则 它的任意一个重排an一杠
n从1到无穷 也是绝对收敛的
而且 它的和
与原来这个级数的和是相等的
在这个定理中 所谓重排指的是
对绝对收敛的级数 我们可以
任意交换它们项之间的次序
而不影响交换完之后
这个级数的收敛性
而且它们的和也是不变的
重排实际就是
我们平时加法运算里面的交换律
这个定理就是说 绝对收敛级数
它是满足我们有限个数
做加法时的交换律的
关于这个定理 我们看一看
怎么写出它的证明
我们首先看一个简单情况
也就是说这个级数
它的通项如果是不变号的时候
我不妨假设
我只考虑它是非负的时候
这时候 因为这个an一杠
是原来这个级数的一个重排
所以我们知道
这个级数的前n项和k从1到n
ak一杠 因为它的通项都是非负的
所以说 这个重排之后的前n项的和
一定 小于等于原来那个级数中
所有项的和加起来
因为这个级数所有的项都是非负的
所以这个数列中
前n项我给它加起来之后
它一定是小于等于
原来数列中所有项加起来
也就是说 这一个是小于等于
n从1到无穷an
因为原来的级数 是收敛的
所以说这个应该就是个有限值
这说明了
我这个非负级数它的前n项的和
既是单调递增的 又是有上界的
所以说 它应该有极限
而这个极限值 根据极限的保号性
我就推出了
这个极限值n趋向于无穷时
应该是小于等于这个确定的值
如果我们把这个极限值
用这个级数的和来表示的时候
也就是我们证明了n从1到无穷
an一杠这个和应该
小于等于n从1到无穷an
但是同样一个问题
我们也可以反过来看 也就是说
我把这个an一杠
当成an这个级数的一个重排
反过来 我是不是可以
把以an为通项的这个级数
看成是一个 以an一杠
为通项的级数的一个重排
那如果这样来看的时候
我自然也能推出
我这个重排完了之后的这个级数
它的和小于等于
重排前这个级数的和
那这样子的时候
我们就不仅知道了
重排之后的级数是收敛的
而且也证明了
这两个和应该是相等的
也就是重排完了之后
这个级数的和
与重排之前这个级数的和是相等的
所以说 如果这个级数
它每一项都是非负的时候
重排这个性质的证明 是比较简单的
也就是只用了非负项级数
它的部分和是单调递增这个性质
那么 对于单调递增的数列
我们证明它收敛的时候
只要证明它有上界就可以了
最后 这两个和的相等
我们就用了极限的保号性质
这是在这种情况下
如果我们这个an是变号的
那在这种情况下
我们怎么证明这个结论
这时候 我们就记an正
就等于二分之一an加上an的绝对值
an负就等于二分之一an减掉an的绝对值
也就是说
我把原来级数中的非负项取出来
非正项取出来 这两个就是不变号的
如果这两个不变号的时候
那接下来我就设
an一杠 是这个an这个级数的一个重排
一个重排
那么 我按照同样的变序的方式
我就会得到这个级数的一个重排
这个重排我们记作an一杠正
同样的 我按照同样的变序方式
也会得到这个级数的一个重排
这个重排 我们就记成 an一杠负
这样记下来之后
我们就有一个结论
这结论就是 则 我这样重排以后
得到的这个级数
它应该正好等于二分之一
这个an重排之后
加上an重排之后的绝对值
这个是对的
同时 我们这一个也是成立的
这是我按照同样的重排方式
把原来这两个不变号的级数
做了重新的排序 就得到了这样
得到这样之后
因为它两个都是不变号的
根据我们前面的证明
那么如果级数的通项是不变号的时候
那么它是有重排性质的
也就是说重排完之后级数还是收敛的
而且重排完之后 它的和是不变的
所以说 这个时候 我们就知道
这一个 n从1到无穷
an正 它就应该等于
n从1到无穷an一杠正
这是相等的
同时n从1到无穷
an负就等于一个 n从1到无穷an一杠负
这是前面我们一个证完的结论
接下来我们看一下 我们这个级数
an这个级数 根据这个表示
我们把两个等式一加
我们就知道 这个实际上是等于
an正再加上an负的
因为它俩是收敛的
所以说这个就等于an正加上an负
它们这两个级数的和
用上上面这一个关系
也就等于an一杠正再加上an一杠负
考虑到我们这两个关系
我们自然知道这两个等式一加
就会得到这一个结论 an一杠
这样的时候
我们就利用这一些不变号的级数
它是满足重排性质
就得到了对这个级数
我们重排完之后的级数
也是收敛的
而且它们的和是不变的
所以说 在绝对收敛的时候
我们之所以能够这样推下来
就是前面我们证明的一个结论
说 为什么这两个它是收敛的
因为绝对收敛级数
是保证了以它做通项的级数
都是收敛的
所以说我们才能写这个结论
如果是条件收敛的时候、
我们就不能保证
这两个不变号的数列
做通项的级数的敛散性
自然也就得不到这个等式
所以说下面也就推不出来
所以说在这个证明过程中
我们对绝对收敛这个条件的应用
主要是体现了绝对收敛时这两个级数
应该都是收敛的
这是关于这个重排
或者是交换律的证明
这个结论只有绝对收敛级数是有的
如果这个级数本身是条件收敛的时候
我们可以通过举例知道
条件收敛它是没有交换律的
-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
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-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
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--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
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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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--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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-第三节 函数的一致连续性
--一致连续的概念
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--导数的概念
--导数的几何意义
--微分概念
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-第二节 导数与微分的运算
--导数的四则运算
--反函数求导法
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-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数
--高阶导数
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--Fermat定理
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--第五章 导数应用--第一节 思考与练习
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--0/0型不定式
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--函数的单调性
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--第八章 级数--第二节 思考与练习
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--第八章 级数--第六节思考与练习