高数

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高数

2024-06-15 02:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

常数项级数 定义

先搞清什么是级数,级数是一个求和,可以先理解为是数列的求和。

这样一个级数: ∑ n = 1 ∞ f ( n ) = f ( 1 ) + f ( 2 ) + f ( 3 ) + . . . + f ( n ) + . . . \sum_{n=1}^\infty f(n) = f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n) + ... ∑n=1∞​f(n)=f(1)+f(2)+f(3)+...+f(n)+...

S ( n ) = f ( 1 ) + f ( 2 ) + f ( 3 ) + . . . + f ( n ) S(n) = f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n) S(n)=f(1)+f(2)+f(3)+...+f(n) 叫做部分和

如果 lim ⁡ n → ∞ S ( n ) = S ( 常数 ) \lim\limits_{n\to\infty} S(n) = S(常数) n→∞lim​S(n)=S(常数),那么级数收敛。

使用定义法判断敛散性要学会的计算方法

数列求和求极限 性质 如果 ∑ n = 1 ∞ f ( n ) = S \sum_{n=1}^\infty f(n) = S ∑n=1∞​f(n)=S ,则 ∑ n = 1 ∞ k f ( n ) = k S \sum_{n=1}^\infty kf(n) = kS ∑n=1∞​kf(n)=kS如果 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) = S 1 , ∑ n = 1 ∞ f 2 ( n ) = S 2 \sum_{n=1}^\infty f1(n) = S1,\sum_{n=1}^\infty f2(n) = S2 ∑n=1∞​f1(n)=S1,∑n=1∞​f2(n)=S2 ,则 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) + f 2 ( n ) = S 1 + S 2 \sum_{n=1}^\infty f1(n)+f2(n) = S1+S2 ∑n=1∞​f1(n)+f2(n)=S1+S2如果 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) 收敛, ∑ n = 1 ∞ f 2 ( n ) 发散 \sum_{n=1}^\infty f1(n) 收敛,\sum_{n=1}^\infty f2(n) 发散 ∑n=1∞​f1(n)收敛,∑n=1∞​f2(n)发散 ,则 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) + f 2 ( n ) 发散 \sum_{n=1}^\infty f1(n)+f2(n) 发散 ∑n=1∞​f1(n)+f2(n)发散如果 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) 发散, ∑ n = 1 ∞ f 2 ( n ) 发散 \sum_{n=1}^\infty f1(n) 发散,\sum_{n=1}^\infty f2(n) 发散 ∑n=1∞​f1(n)发散,∑n=1∞​f2(n)发散 ,则 ∑ n = 1 ∞ f 1 ( n ) + f 2 ( n ) 收敛性不确定 \sum_{n=1}^\infty f1(n)+f2(n) 收敛性不确定 ∑n=1∞​f1(n)+f2(n)收敛性不确定如果 ∑ n = 1 ∞ f ( n ) 收敛 \sum_{n=1}^\infty f(n) 收敛 ∑n=1∞​f(n)收敛 ,则 lim ⁡ n → ∞ f ( n ) = 0 \lim\limits_{n\to\infty} f(n) = 0 n→∞lim​f(n)=0如果 lim ⁡ n → ∞ f ( n ) = 0 \lim\limits_{n\to\infty} f(n) = 0 n→∞lim​f(n)=0,不一定 ∑ n = 1 ∞ f ( n ) 收敛 \sum_{n=1}^\infty f(n) 收敛 ∑n=1∞​f(n)收敛如果 lim ⁡ n → ∞ f ( n ) ≠ 0 \lim\limits_{n\to\infty} f(n) \not= 0 n→∞lim​f(n)=0,则 ∑ n = 1 ∞ f ( n ) 发散 \sum_{n=1}^\infty f(n) 发散 ∑n=1∞​f(n)发散 常用级数的敛散性

在这里插入图片描述

正项级数审敛法

级数中的每一项都大于0的叫做正项级数。

比较法 大级数收敛,则小级数收敛小级数发散,则大级数发散两个级数的比值为常数(0, + ∞ +\infty +∞),则两个级数的敛散性相同 在这里插入图片描述 比值法

当n趋向无穷大时,有后一项与前一项比较得出一个数s。 如果s小于1,则级数收敛; 若s大于1,则级数发散。 在这里插入图片描述

例题 比较法两种解法 在这里插入图片描述利用性质7、常用级数和比较法 在这里插入图片描述比值法 在这里插入图片描述比值法 在这里插入图片描述 交错级数审敛法

级数中各项为正负交错称为交错级数

莱布尼兹定理

使用莱布尼兹定理:

对于这样一个级数: f ( n ) = ( − 1 ) − 1 u ( n ) f(n) =(-1)^{-1}u(n) f(n)=(−1)−1u(n) 在不考虑符号的情况下,u(n)单调递减且 lim ⁡ n → ∞ f ( n ) = 0 \lim\limits_{n\to\infty} f(n) = 0 n→∞lim​f(n)=0,则交错级数收敛

绝对收敛和条件收敛

在级数收敛的前提下分为绝对收敛和条件收敛

如果级数的公式加绝对值后求级数依然收敛,那么称为绝对收敛。 如果加绝对值之后变为发散,则称为条件收敛。

例题

在这里插入图片描述

解题过程

先判断是不是绝对收敛判断是不是条件收敛都不是就是发散的

在这里插入图片描述

幂级数

常数项级数的每一项都是函数,幂级数的每一项都是函数,一般都是幂函数,所以称为幂级数。

∑ n = 1 ∞ f n ( x ) = a n ( x − x 0 ) n \sum_{n=1}^\infty f_n(x) = a_n(x-x_0)^n ∑n=1∞​fn​(x)=an​(x−x0​)n

收敛半径、收敛区间、收敛域 收敛半径: R = lim ⁡ n → ∞ ∣ a n a n + 1 ∣ R = \lim\limits_{n\to\infty} | \frac{a_n}{a_{n+1}}| R=n→∞lim​∣an+1​an​​∣收敛区间: ( − R , R ) (-R,R) (−R,R)收敛域:讨论当x = ± R \pm R ±R时对应的常数项级数的敛散性,收敛这则一端为闭区间,发散则这一端为开区间

例题 在这里插入图片描述

求和

求和的结果称为和函数

重要的公式 在这里插入图片描述求解方法:代数变换、求导和积分 在这里插入图片描述例题

记得先求收敛域,收敛域就是和函数的定义域

在这里插入图片描述

进行适当的代数变换

在这里插入图片描述

展开

直接法:公式法 在这里插入图片描述

间接法:傅里叶展开 在这里插入图片描述

例题 在这里插入图片描述

傅里叶级数 函数展开

展开公式 在这里插入图片描述 求和公式 在这里插入图片描述

正弦、余弦级数

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