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Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛和条件收敛)

下一节:1-4讲义

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Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛和条件收敛)课程教案、知识点、字幕

同学们 你们好

欢迎再次来到MOOC微积分

这一单元呢 我们要学习

两种不同类型的收敛性就是

广义积分的绝对收敛与条件收敛

我们呢将通过具体的实例

来讲解这两种不同的收敛

还有一些特殊的技巧

那么 首先 我们来定义

什么是绝对收敛性

ChapterⅠ Improper Integrals

广义积分

Unit 4 Absolute Convergence

and Conditional Convergence

绝对收敛与条件收敛

1. Absolute Convergence

绝对收敛

好的 我们首先解释一下

什么是绝对收敛

请看定义 Definition

An improper integral of this form

a to plus infinity f(x)dx

还是考虑无界区间上f的广义积分

it is said to be absolutely convergent

这样一个广义积分呢

称作是 绝对可积的

absolutely convergent

if the integral of f(x) with absolute value

注意 在第二个广义积分式中呢

我们对原来的f

加了一个绝对值以后

我们再做广义积分

If such an integral

the absolute value of f(x)

integration again over the same region

在同样的无穷区间上做广义积分

只是f(x)带了绝对值以后

如果它是收敛的

then we say the original integral

is absolutely convergent

换句话说如果f带着绝对值号做广义积分

都收敛的话 则我们称

原来f自己做广义积分呢

是绝对可积的

所以绝对可积就是指

f带绝对值以后还可积

类似的 还有其他的定义

Similarly

We have Definition 1.2

An improper integral of this form

from a to B

注意 这里呢 我们强调

B减 是一个奇点

也就是 它的定义呢实际上是取极限

b趋向于B减的过程中

所得到的这个广义积分的值

如果

such an improper integral

它满足一定条件的话

It will be called absolute convergent

if 什么呢 请看它的条件

Again we add absolute value to f

又一次的

我们把原来的f加上了绝对值号

要求 从a到B

这个带绝对值号的f

做广义积分 当然它也是同样的一个极限过程

只不过 这过程中

我们对每一个f都加了绝对值

好了 如果 带绝对值的f

在同样区间以及同样的奇点

这个广义积分

它都是可积的

那么 我们就叫做 原来的

从a到B 这样一个广义积分呢是绝对收敛的

好的 我们注意到刚才定义的绝对收敛

这个概念呢

在其他类型的广义积分中呢也存在

Remark 1.3

For other types of improper integrals

absolute convergence are defined

in a similar manner

同样的 我们有绝对收敛这么一个概念

另外 一个重要的事情就是

下面的Remark 1.4

因为我们提到了绝对收敛

其中已经带了收敛这个词

那么绝对收敛是否就意味着收敛呢

答案是 Yes

we note that

absolute convergence implies convergence

也就是说 如果一个广义积分是绝对收敛的

那么它本身啊 也一定是收敛的

这个呢 很容易通过柯西准则来证明

Using Cauchy’s criterion

The proof is standard

同学们可以自己把柯西准则呢

再复习一下 然后套用一下

就看出来 这个结论了

好的 我们看一个具体例子吧

请看

The integral

1 to infinity sin x over x square dx

我们说这样一个广义积分啊

它是 absolutely converges

它呢 是绝对收敛的

这是为什么呢

很简单 因为啊

如果我们对原来的

sin x 除以x平方这个函数

加上 absolute value的话

加上绝对值 那么

它永远小于等于x平方分之一

那么 x平方分之一我们知道啊 用比较判别法

它本身做广义积分就已经收敛了

那么加了绝对值的那个sin x除以x平方呢

当然也要收敛

因此呢 我们看到

这个 sin x除x平方

加绝对值做广义积分呢

也收敛 因此 它就是

absolutely convergent 绝对收敛

2. Conditional Convergence

条件收敛

前面第一小节我们讲的是

绝对收敛

那么 跟绝对相对的那个概念呢

就叫做条件收敛

我们先看看定义

Definition 2.1

If the integral from a to plus infinity

f(x)dx converges

首先我们要求这样一个广义积分自己是收敛的

但是 but

it is not absolutely convergent

它不是绝对收敛的

也就是说

f加上绝对值号以后

再做广义积分的话就发散啦

只要这种情况发生

我们就称 we say that

the integral of f

from a to plus infinity

conditionally converges

它是条件收敛的

条件收敛 换言之 就是说

非绝对收敛就是条件收敛

当然 对其他类型的广义积分呢

也有条件收敛的概念

Definitions of other types of

conditional convergence are defined similarly

前面呢 我们举过绝对收敛的例子

现在我们看一个

条件收敛的具体的例子

Example 2.2

请看

The improper integral

from 1 to plus infinity sin x over x

conditionally converges

我们说sin x除x

这样一个函数啊

在这样一个无界区间上

做广义积分呢

它就是条件收敛的

好的 我们来看一下为什么

首先呢 in fact

we already know that

sin x over x do integration

converges

我们首先要注意到啊sin x除x

它自己在1到正无穷

这样一个区间上做广义积分呢

是收敛的

这个原因啊

我们在上一单元解释过

而且那个理由呢 也不简单

希望同学们呢 能够回顾一下

那么 下面

我们要说明这个

sin x除x做广义积分是条件收敛的

我们就只要说明什么呢

Below we

we only need to show the integral of sin x

with absolute value over x diverges

下面呢 我们只要说明

对原来这个函数啊

你加上一个绝对值号以后

再做同样区间上的广义积分

就发散啦

好的 为什么加了绝对值号以后

它就发散呢

我们来解释一下

We observe that

the integral from 1 to b

sin x除x

当然这里sin x 加个绝对值号

b呢 是中间变量

只要加了绝对值号

那么sin x除x啊

它就永远大于等于

sin 平方 x除x

当然你再做一个积分的话

这个不等号关系呢 仍然成立

这个地方很关键的就是因为我们加了绝对值号

而且因为什么呢

因为sin x的值啊

永远介于-1与1之间

这个很关键

希望同学们呢

把这个关系式呢 好好想透了

好的 我们做这样的一个比较之后呢

我们接着观察

现在sin 平方 x除x

在从1到b上做积分等于多少呢

实际上 我们可以把它算出来

变成另外一个样子

这里呢 我们用了三角的恒等式啊

同学们呢 自己呢 套用一下

这个sin 平方和cos 2x之间的关系

就得到 现在看到的这个式子

现在 我们把它换成了另外一个积分式

好的 我们来观察

Note that the integral

from 1 to b 1 over x

注意刚才我们得到这个式子中有这么一部分 就是

x分之一 它来做积分

如果我们让b趋近于无穷的话

它就是x分之一的广义积分了

那么x分之一做广义积分啊

是发散的

这个我们以前已经说过很多次了

另外一部分 注意

从1到b cos 2x over x

这个呢我们也让b趋近于无穷

我们说啊 它收敛

这又是为什么呢

其实啊 如果我们以前

把sin x除x在1到无穷区间上

做积分收敛这件事情呢 想透的话

现在也就很容易想透为什么

cos 2x除x也是在从1到无穷区间上

做广义积分 收敛了

这个呢 希望同学们呢

课后呢 自己仔细推导一下

它和我们前面说的sin x除x

过程啊 是完全一样的

好的 我们想明白了以上这两点呢

现在我们就断言

我们现在

加了绝对值以后的这个积分式啊

就发散啦 为什么呢

我们注意到

as b goes to plus infinity

1 to b the integration

absolute value sin x over x

加绝对值的sin x除x

做积分呢

根据前面我们的这个不等式关系

就会大于等于

limit as b goes to plus infinity

1 to b sin square x over x

把它呢 转化成了

另外一个式子的积分

然后取极限sin 平方 x除x

关键在这

sin 平方 x除x从1到b的积分呢

我们已经把它写成了两部分

现在 根据前面我们分析的结果

第一部分 当b趋近于无穷的时候是发散的

第二部分 当b趋近于无穷的时候是收敛的

于是呢 我们就可以断定

整体的极限呢 也是发散的

因为 发散的加收敛呢

结果一定是发散的

于是 我们看出来

加绝对值以后 sin x除x

做积分 就要发散

这样我们就说明了这个问题

好的 同学们

以上就是这一讲

我们学习了

绝对收敛与条件收敛的概念

它们定义起来呢 都很简单

但是具体判断一个实例的时候呢

往往比较复杂

所以希望同学们

将今天所讲的内容呢

与前面学过内容呢 要结合起来

来理解和掌握这些方法和技巧

那么 第一章就到此结束

我们学习了广义积分

这个广义积分啊

它比较复杂

希望同学们呢 在课后 能够多做练习

融会贯通本章的各部分内容

下一章 我们要学习新的内容

级数

级数的难度呢

比广义积分呢 还要更大

所以呢

同学们 一定要提前预习

好的 我们下一章再见

微积分-2课程列表:

Chapter 1 Improper Integrals 广义积分 (first part)

-Introduction (课程介绍)

--Introduction

-Unit 1 Definition of Improper Integrals (广义积分的定义)(section 1)

--Definition of Improper Integrals (广义积分的定义)(section 1)

--Exercises-1-1-1

-Unit 1 Definition of Improper Integrals (广义积分的定义)(section 2)

--Definition of Improper Integrals (广义积分的定义)(section 2)

--Exercises-1-1-2

-1-1讲义

-Unit 2 Examples of Improper Integrals (广义积分的例子)

--Video-1-2 Examples of Improper Integrals (广义积分的例子)

--Exercise-1-2

-1-2讲义

Chapter 1 Improper Integrals 广义积分 (second part)

- Unit 3 Tests of Convergence(收敛性判别)(section 1)

--Tests of Convergence(收敛性判别)(section 1)

--Exercises-1-3-1

- Unit 3 Tests of Convergence(收敛性判别)(section 1)--作业

- Unit 3 Tests of Convergence(收敛性判别)(section 2)

--Tests of Convergence(收敛性判别)(section 2)

--Exercises-1-3-2

- Unit 3 Tests of Convergence(收敛性判别)(section 2)--作业

-1-3讲义

-Unit 4 Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛和条件收敛)

--Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛和条件收敛)

--Exercise-1-4

--1-4讲义

-Test1

Chapter 2 Infinite Series 无穷级数(first part)

-Unit 1 Infinite Series and Their Convergence(无穷级数及其收敛性)

--Infinite Series and Their Convergence (无穷级数及其收敛性)

--Exercises-2-1

--2-1讲义

-Unit 2 Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛与条件收敛)

--Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛与条件收敛)

--Exercises-2-2

--2-2讲义

-Unit 3 More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 1)

--More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 1)

--Exercises-2-3-1

-Unit 3 More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 2)

--More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 2)

--Exercises-2-3-2

-Unit 3 More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 3)

--More Tests for Convergence (更多的收敛性判别法)(section 3)

--Exercises-2-3-3

--2-3讲义

-Test2

Chapter 2 Infinite Series 无穷级数 (second part)

-Unit 4 Sequences and Series of Founctions(函数项数列与函数项级数)(section 1)

--Sequences and Series of Founctions(函数项数列与函数项级数)(section 1)

--Exercises-2-4 (section 1)

-Unit 4 Sequences and Series of Founctions(函数项数列与函数项级数)(section 2)

-- Sequences and Series of Founctions(函数项数列与函数项级数)(section 2)

--Exercises-2-4 (section 2)

--2-4讲义

-Unit 5 Uniform Convergence(一致收敛性)(section 1)

--Uniform Convergence(一致收敛性)(section 1)

--Exercises-2-5(section 1)

-Unit 5 Uniform Convergence(一致收敛性)(section 2)

--Uniform Convergence(一致收敛性)(section 2)

--Exercises-2-5(section 2)

--2-5讲义

Chapter 3 Power Series and Fourier Series 幂级数和Fourier级数 (first part)

-Unit 1 Power Series (幂级数)(section 1)

--Power Series (幂级数) (section 1)

--Exercise-3-1(section 1)

-Unit 1 Power Series (幂级数)(section 2)

--Power Series (幂级数)(section 2)

--Exercise-3-1 (section 2)

--3-1讲义

-Unit 2 Expansion of Functions in Power Series (函数的幂级数展开)

--Expansion of Functions in Power Series(函数的幂级数展开)

--Exercise-3-2

--3-2讲义

-Unit 3 Fourier Expansion (Fourier级数展开) (section 1)

--Fourier Expansion(Fourier级数展开)(section 1)

--Exercise-3-3(section 1)

-Unit 3 Fourier Expansion (Fourier级数展开) (section 2)

--Fourier Expansion(Fourier级数展开)(section 2)

--Exercise-3-3(section 2)

--3-3讲义

Chapter 3 Power Series and Fourier Series 幂级数和Fourier级数 (second part)

-Unit 4 Convergence of Fourier Series(Fourier 级数的收敛性)(section 1)

--Convergence of Fourier Series(Fourier 级数的收敛性)(section 1)

--Exercise-3-4(section 1)

-Unit 4 Convergence of Fourier Series(Fourier 级数的收敛性)(section 2)

--Convergence of Fourier Series(Fourier 级数的收敛性)(section 2)

--Exercise-3-4(section 2)

--3-4讲义

-Unit 5 Other Forms of Fourier Series(其他形式的Fourier级数)

--Other Forms of Fourier Series(其他形式的Fourier级数)

--Exercise-3-5

--Test3

--3-5讲义

Chapter 4 Differentiations of Multivariable Functions 多元函数微分学 (first part)

-Unit 1 Euclidean Space (欧几里德空间) (section 1)

--Euclidean Space (欧几里德空间) (section 1)

--Exercise-4-1-1

-Unit 1 Euclidean Space (欧几里德空间) (section 2)

--Euclidean Space (欧几里德空间) (section 2)

--Exercise-4-1-2

-Unit 1 Euclidean Space (欧几里德空间) (section 3)

--Euclidean Space (欧几里德空间) (section 3)

--Exercise-4-1-3

--4-1讲义

-Unit 2 Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 1)

--Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 1)

--Exercise-4-2-1

-Unit 2 Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 2)

--Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 2)

--Exercise-4-2-2

-Unit 2 Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 3)

--Curves and Surfaces (曲线与曲面) (section 3)

--4-2讲义

-Unit 3 Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 1)

--Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 1)

--Exercise-4-3-1

-Unit 3 Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 2)

--Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 2)

--Exercise-4-3-2

-Unit 3 Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 3)

--Point-Set Topology of E3 (E3中的点集拓扑) (section 3)

--Exercise-4-3-3

--4-3讲义

Chapter 4 Differentiations of Multivariable Functions 多元函数微分学 (second part)

-Unit 4 Completeness and Connectness (完备性与连通性) (section 1)

--Completeness and Connectness (完备性与连通性) (section 1)

--Exercise-4-4-1

-Unit 4 Completeness and Connectness (完备性与连通性) (section 2)

--Completeness and Connectness (完备性与连通性) (section 2)

--Exercise-4-4-2

--4-4讲义

-Unit 5 Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 1)

--Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 1)

--Exercise-4-5-1

-Unit 5 Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 2)

--Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 2)

--Exercise-4-5-2

-Unit 5 Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 3)

--Continuous Multivariable Functions (连续多元函数) (section 3)

--Exercise-4-5-3

--4-5讲义

Chapter 4 Differentiations of Multivariable Functions 多元函数微分学 (third part)

-Unit 6 Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 1)

--Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 1)

--Exercise-4-6-1

-Unit 6 Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 2)

--Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 2)

--Exercise-4-6-2

-Unit 6 Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 3)

--Partial Derivatives and Differentiability (偏导数与可微性) (section 3)

--Exercise-4-6-3

--4-6讲义

-Unit 7 Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 1)

--Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 1)

-Unit 7 Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 2)

--Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 2)

--Exercise-4-7-1

--Exercise-4-7-2

-Unit 7 Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 3)

--Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 3)

--Exercise-4-7-3

-Unit 7 Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 4)

--Jacobian Matrix and Directional Derivatives (雅克比矩阵与方向导数) (section 4)

--Exercise-4-7-4

--4-7讲义

-Test1

Chapter 4 Differentiations of Multivariable Functions 多元函数微分学 (fourth part)

-Unit 8 Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 1)

--Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 1)

-Exercise-4-8-1

-Unit 8 Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 2)

--Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 2)

-Exercise-4-8-2

-Unit 8 Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 3)

--Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 3)

--4-8讲义

-Unit 8 Taylor's Theorem (泰勒定理) (section 3)--作业

-Unit 9 Applications of Gradients (梯度的应用) (section 1)

--Applications of Gradients (梯度的应用) (section 1)

-Unit 9 Applications of Gradients (梯度的应用) (section 2)

--Applications of Gradients (梯度的应用) (section 2)

--Exercise-4-9-2

--4-9讲义

Chapter 5 Multiple Integrals 重积分 (first part)

-Unit 1 Multiple Integrals (重积分) (section 1)

--Multiple Integrals (重积分) (section 1)

-Unit 1 Multiple Integrals (重积分) (section 2)

--Multiple Integrals (重积分) (section 2)

--Exercise-5-1-2

-Unit 1 Multiple Integrals (重积分) (section 3)

--Multiple Integrals (重积分) (section 3)

--Exercise-5-1-3

--5-1讲义

-Unit 2 Triple Integrals (三重积分) (section 1)

--Triple Integrals (三重积分) (section 1)

--Exercise-5-2-1

-Unit 2 Triple Integrals (三重积分) (section 2)

--Triple Integrals (三重积分) (section 2)

--Exercise-5-2-2

-Unit 2 Triple Integrals (三重积分) (section 3)

--Triple Integrals (三重积分) (section 3)

--Exercise-5-2-3

--5-2讲义

-Unit 3 Line Integrals (曲线积分) (section 1)

--Line Integrals (曲线积分) (section 1)

--Exercise-5-3-1

-Unit 3 Line Integrals (曲线积分) (section 2)

--Line Integrals (曲线积分) (section 2)

--Exercise-5-3-2

--5-3讲义

Chapter 5 Multiple Integrals 重积分 (second part)

-Unit 4 Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 1)

--Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 1)

--Exercise-5-4-1

-Unit 4 Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 2)

--Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 2)

--Exercise-5-4-2

-Unit 4 Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 3)

--Surface Integrals (I) (第一型曲面积分) (section 3)

--Exercise-5-4-3

-Unit 5 Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 1)

--Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 1)

-Unit 5 Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 2)

--Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 2)

--5-4讲义

-Unit 5 Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 3)

--Surface Integrals (II) (第二型曲面积分) (section 3)

--Exercise-5-5-1

--5-5讲义

Chapter 5 Multiple Integrals 重积分 (last part)

-Unit 6 Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 1)

--Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 1)

--Exercise-5-6-1

-Unit 6 Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 2)

--Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 2)

-Unit 6 Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 3)

--Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 3)

--Exercise-5-6-2

--Exercise-5-6-3

--5-6讲义

-Unit 6 Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 4)

--Some Theorems of Line and Surface Integrals (曲线与曲面积分的几个定理) (section 4)

-Unit 7 Field Theory (场论) (section 1)

--Field Theory (场论) (section 1)

-Unit 7 Field Theory (场论) (section 2)

--Field Theory (场论) (section 2)

--Exercise-5-7-1

-Unit 7 Field Theory (场论) (section 3)

--Field Theory (场论) (section 3)

-Unit 7 Field Theory (场论) (section 4)

--Field Theory (场论) (section 4)

--Exercise-5-7-2

--Test5

--5-7讲义

Absolute Convergence and Conditional Convergence (绝对收敛和条件收敛)笔记与讨论

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