当前课程知识点:微积分-2 > Chapter 1 Improper Integrals 广义积分 (second part) > 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)
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
-Introduction (课程介绍)
-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
-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
- 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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
-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
