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交错级数如何判断绝对收敛还是条件收敛呢

来源 :华课网校 2024-08-04 08:30:43

交错级数是一种特殊的级数,它的一般形式为:

$$

\sum_^(-1)^a_n=a_1-a_2+a_3-a_4+\cdots

$$

其中 $a_n$ 是一个正数数列。交错级数的求和往往比较复杂,因为它的每一项都带有一个正负号。因此,我们需要探讨如何判断交错级数的收敛性,进而判断其是绝对收敛还是条件收敛。

首先,我们来看一个充分条件。

定理1:如果数列 $\$ 满足 $a_\leq a_n$ 且 $\lim_a_n=0$,那么交错级数 $\sum_^(-1)^a_n$ 收敛。

这个定理的证明可以采用莱布尼兹判别法,即将交错级数拆成正项级数和负项级数两个部分,然后证明它们都是收敛的。其中,正项级数是 $a_1+a_2+a_3+\cdots$,它是单调递减的;负项级数是 $-a_2-a_4-a_6-\cdots$,它也是单调递减的。因此,它们都可以用单调有界原理证明收敛。

接下来,我们来看如何判断交错级数的绝对收敛和条件收敛。

定理2:如果交错级数 $\sum_^(-1)^a_n$ 的绝对值级数 $\sum_^|a_n|$ 收敛,那么交错级数 $\sum_^(-1)^a_n$ 绝对收敛。反之,如果绝对值级数发散,那么交错级数只能是条件收敛。

这个定理的证明也比较简单。如果绝对值级数收敛,那么由比较判别法可知,交错级数的每一项都小于等于对应的绝对值级数的对应项,因此交错级数也收敛。反之,如果绝对值级数发散,那么由比较判别法可知,交错级数的每一项都大于等于对应的绝对值级数的对应项,因此交错级数只能是条件收敛。

综上,我们可以通过莱布尼兹判别法判断交错级数的收敛性,通过绝对收敛和条件收敛的判断可以判断它是否收敛。因此,掌握这些方法可以有效地解决交错级数的求和问题。

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