数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广
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阿贝尔判别法和狄利克雷判别法是微积分中重要的判定法则,它们主要被用来判定数项级数的收敛、函数项级数的一致收敛、反常积分的收敛以及反常含参积分的一致收敛等。
它们都以数学家的名字命名,分别是尼尔斯·阿贝尔和约翰·彼得·狄利克雷。
阿贝尔判别法是说:如果∫baf(x,y)dx关于x一致收敛,g(x,y)对每一个x都单调(方向可以不同)且关于y一致有界,那么整体就一致收敛。
狄利克雷判别法则稍微有些不同:如果∫baf(x,y)dx关于y一致有界,g(x,y)对每一个x都单调(方向可以不同)且在x→b时一致收敛于0,那么整体也是一致收敛的。
请注意,这里的一致收敛性是一个非常重要的概念,在微积分理论中有着广泛的应用。
一致收敛的函数序列或函数项级数可以保持很多重要的分析性质,比如连续性、可积性等等。
总的来说,阿贝尔判别法和狄利克雷判别法为我们提供了判断广义积分收敛性的有效工具。
但是,它们的使用需要一定的数学知识和技巧,特别是在判断函数或函数序列的一致有界性、单调性和一致收敛性时。
数项级数的狄利克雷判别法狄利克雷判别法,这个名字听上去有点高深莫测,仿佛在说“数学界的秘密武器”一样。
它也没那么复杂,今天就让我们轻松聊聊它。
想象一下,数项级数就像一场精心策划的晚会,想要知道这场晚会是否值得参加,我们得先搞清楚几个小细节。
就像我们选择餐厅,菜单得吸引人,环境得优雅,服务得周到。
数项级数也是如此,它需要经过“狄利克雷”的审查,才能判断它的表现如何。
说到这里,狄利克雷判别法就像是我们心中那把小钥匙,能打开数项级数的神秘大门。
它的核心思想其实就是观察数项的性质。
比如说,你要看看这个数列是不是越来越大,或者说它的绝对值有没有下降。
就像一个小孩儿在长大,有些孩子长得快,有些则慢。
有趣的是,如果这个数列慢慢往下走,也许它就会收敛,像个老实孩子,最终安静下来。
而如果它一直往上飙,那就要小心了,可能会让你后悔参加这个晚会。
再说说这个判别法的具体步骤吧。
我们得先找到数项的绝对值,然后观察这些数项的表现。
如果绝对值的和是一个有限的数,就说明这场晚会的气氛相当不错,数列是收敛的;如果这个和是无穷大的,那可就麻烦了,说明这场晚会要闹腾到天亮。
想想那些年少轻狂的聚会,有的热闹非凡,有的却像无头苍蝇一样,不知道该往哪儿去。
这里面还有个特别的地方,就是说如果我们把数项按某种规律排列,比如从大到小,甚至从小到大,可能会更好理解。
这就好比我们把晚会的嘉宾按照人气排序,越火的越先上场。
通过这个方法,我们能更清楚地判断出哪些数项的影响力更大,哪些则可以慢慢放在一边。
你看,这是不是像我们日常生活中的选择,得根据情况来决定哪个更重要?狄利克雷判别法不光在理论上很有用,实际应用也广泛。
许多数学家、工程师们都在用它来解决各种问题。
比如说,在物理学中,分析波动和振动时,判别法能帮我们找到那些关键的数项,避免让我们在复杂的计算中迷失方向。
这样一来,不仅让研究更高效,也能让我们在日常生活中做出更明智的决策。
咱们得记住,判别法不是万能的。
云南大学数学分析习作课论文三题目:三个判别法的条件强弱学院:数学与统计学院专业:数学与应用数学姓名:学号:任课教师:时间:2012年12月摘要:莱布尼兹判别法、狄利克莱判别法和阿贝尔判别法是判断任意项级数的收敛性,但不可以判断发散。
它们的条件有相似之处,又有区别。
当然三个判别法也有强弱之分。
对于不同的级数,应具体问题具体分析,从而采用合适的判别法进行判别。
关键词:Cauchy收敛原理、阿贝尔变换、阿贝尔引理、莱布尼兹判别法、狄利克莱判别法、阿贝尔判别法、具体问题具体分析。
一、三个判别法的定义和相关证明: 补充:级数的Cauchy 收敛原理:。
的必要条件,于是就得到级数收敛,上式即为取成立。
与一切的正整数对一切,使得存在正整数定的也可叙述为:对任意给成立。
对一切,使得存在正整数:对任意给定的收敛的充分必要条件是级数01,0,0lim 1132113211=<=><=++++>>><=++++>∞→+=++++++=+++∞=∑∑∑x x xx x x xxx x x xx n n n pk kn p n n n n mn k km n n n n n p p N n N N n m N εεεεε阿贝尔变换:{}{}()()()B a a B a B a B a B a B a B a B a B B a B a b a B a aB a b a b B b a kp k k k p p pp p k k k p k k k pk k k p k k k pk k kkp k kkkp k k k ppp k kkki ikkkk ∑∑∑∑∑∑-∑∑∑∑-=+-=+-==-==-=-=+==--=+-=-+=+=--===11111111212112111111111,2,1,,证:)则(是两数列,记设阿贝尔引理:{}{}().,0),2,1,()2()1(2111a a ba Bb B B a ppk kkk ki i k k k MM k M k +≤≤>∃==∑∑==,则,成立对一切为有界数列,即为单调数列;设证:由阿贝尔变换得{}()().2....1111111111111111a a ba aa a a a a a a a a B a ab a b a Ppk kkpp k kk p k kk kp k k k p kp k kk ppp k kkMM +≤-=-=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≤-+≤∑∑∑∑∑∑=-=+-=+-=+-=+=于是得到单调,所以由于① 莱布尼兹判别法:()()()){})()()().,.,.0lim ,0,1121k 1k 1111-2111-1-1-1-1-1-u r uu r u u u u u uu u u u n n n n n k n n n n n n n n n nn nn nn b a ii i +++∞+=+∞=-∞→+∞=≤==≥+++->∑∑∑且相同,的符号与余和首项余和收敛级数则:;,单调减少,即数列有交错级数即证明:莱布尼兹级数()()0,1111->=∑∑∞=+∞=uu x nn nn n n ,对N p +∈∀,有()uu u u x x x xx xpn P n n n p n n n n n pn ++++++++++-+-+-=++++=-11321321当 P 是奇数时()uu u u pn P n n n +++++-+-+-11321()()()()⎪⎩⎪⎨⎧≤----->++-+-=++-+++++++++u u u u u u u u u u u n p n p n n n n p n n n n n 1132143210 当 P 是偶数时()uu u u pn P n n n +++++-+-+-11321()()()()⎪⎩⎪⎨⎧<----≥-++-+-=++++++-+++++u u u u u u u u u u u n p n n n n p n p n n n n n 1321143210因而有()u uu u u x x x x n pn P n n n p n n n n 113213211++++++++++≤+-+-=++++- 成立成立有于是对成立使得对一切,,所以对由于,.,,00lim 113211εεε<≤++++∈∀<>∈∃>∀=++++++++∞→u x x x xN uN u n n n n n n n n p N n n根据级数的Cauchy 收敛原理知 莱布尼兹级数()()收敛0,111->∑∞=+uu nn nn 。
数项级数狄利克雷判别法嘿,大家好!今天咱们来聊聊一个听起来有点高大上的话题——数项级数的狄利克雷判别法。
你可能会想,这玩意儿到底跟我有什么关系呢?别急,咱慢慢道来,保证你听了之后觉得这个东西其实也挺有意思的。
咱得明白,狄利克雷判别法是个什么鬼。
简单来说,这就是一种判断级数收敛性的方法。
收敛性,听起来有点复杂,但其实就是看看一个无穷级数的和到底能不能稳定下来,不会像个风筝一样乱飞。
想象一下,你在聚会上,喝了一点酒,开始说些有的没的,结果越说越跑偏,最后完全不知所云。
相反,如果你能稳住,聊个痛快,那就是收敛了。
明白了吗?哎,说到这里,咱们再来聊聊这个狄利克雷的名字。
老兄可是个数学界的大咖,真是个有才华的人。
他的判别法就像一把钥匙,能够帮我们打开理解级数的宝库。
简单来说,如果你有两个条件——一个是数列的单调性,另一个是数列的有界性,你就可以用这个判别法来判断你那个让人头疼的级数到底是收敛了还是发散了。
说到这里,很多人可能会挠头,心想,单调性和有界性到底是什么鬼?单调性,就是数列的数字要么越来越大,要么越来越小,不能说今天喝了奶茶明天又开始减肥,左右摇摆那可就麻烦了。
有界性嘛,就是这个数列不能无止境地往上飞或者往下掉,得有个底线和上线,明白吧?用个比喻来说吧,就像你在玩游戏,角色升级的时候不能随便掉血。
你得确保这个角色在一个合理的范围内成长,才有可能打到最后的BOSS。
如果角色一直跌跌撞撞,那肯定没戏,对吧?再往深了说,狄利克雷判别法还可以帮我们理解更复杂的级数。
咱们会碰到一些长得奇奇怪怪的级数,像是那些高深莫测的数学家专用的公式。
别担心,狄利克雷的法宝就能派上用场。
只要你能找出那两个条件,基本上就可以断言这个级数要么“安静”地收敛了,要么“疯狂”地发散了。
狄利克雷判别法就像是数学界的老前辈,给我们提供了一条捷径。
也许在日常生活中,我们不常用到这个东西,但有时候它却能让我们轻松解决一些看似棘手的问题。
数学虽说是个严肃的领域,但只要我们用心去探索,总能找到乐趣所在。
2021年第34期教育教学6SCIENCE FANS 作为数学分析的难点和重要问题,函数项级数的一致收敛性的判定通常需要一定技巧,因此本文旨在全面归纳函数项级数一致收敛的判别方法。
另外,函数项级数与数项级数之间有许多可以类比归纳的地方,因此一些数项级数收敛的判别法,如比式、根式、Raabe判别法等,也可以用于证明函数项级数是否一致收敛。
由于在判别法中需要利用放大的技巧,因此本文总结了多种放大的方法,最后综合各种判别法的优缺点,以更加熟练地应用判别法。
1 函数项级数一致收敛的定义及基本判定方法1.1 函数项级数一致收敛的定义定理1:设u n (x )(n =1,2,3,…)是属于同一定义域E 的函数,可将u 1(x )+u 2(x )+…+u n (x )+…称为函数项级数,记为∑∞=1n u n(x ),称S n(x )=∑=nk 1u k(x ),x ∈E ,n =1,2,…为其部分和函数[1]。
设{S n (x )}的收敛域为集合D ,则∑∞=1n u n(x ),x ∈D的和函数S (x )是其部分和函数{S n (x )}的极限,即S (x )=∞→n lim S n (x )=∞→n lim ∑=nk 1u k(x ),x ∈D 。
1.2 柯西(Cauchy )判别法定理2.1:(Cauchy 收敛准则)函数项级数∑∞=1n u n(x )在D 上一致收敛的充要条件是:对于>∀ε>0,存在自然数N =N (ε),使得对于所有x ∈D 和所有正整数p ,都满足 |S n +p (x )−S n (x )|<ε或|u n +1(x )+u n +2(x )+…+u n +p (x )|<ε[2]。
推论:函数项级数∑∞=1n u n (x )在D 上非一致收敛的充要条件是:∃ε0>0,>∀εN >0,∃n >N ,∃x ∈D ,∃p ∈N ,使得∑++=pn n k kx u 1)(≥ε0。
狄利克雷判别法和阿贝尔判别法是数学分析中常用的两种判别法。
它们主要用于判断无穷级数的收敛性或发散性,是处理级数问题时的重要工具。
本文将分别介绍这两种判别法的原理和应用,帮助读者更好地理解和掌握这两种方法。
一、狄利克雷判别法1. 狄利克雷判别法的基本原理狄利克雷判别法是判断无穷级数收敛性的一种方法,主要适用于交错级数或者交替级数。
该判别法的基本原理是:若无穷级数\(\sum_{n=1}^{\infty} a_n b_n\)满足以下两个条件:1)\(a_n\)严格单调趋于0,即\(a_1 \geq a_2 \geq a_3 \geq \ldots \geq 0\)且\(\lim_{n \to \infty} a_n = 0\);2)\(b_n\)的部分和\(S_n = b_1 + b_2 + \ldots + b_n\)有界,即存在常数\(M\)使得对任意正整数\(n\)都有\(|S_1| \leq M\)。
2. 狄利克雷判别法的应用以交错调和级数\(\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1}/n\)为例,根据狄利克雷判别法,可以将\(a_n = 1/n\),\(b_n = (-1)^{n+1}\),显然\(a_n\)严格单调趋于0,\(b_n\)的部分和\(S_n = 1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + \ldots\)是交错有界数列,因此根据狄利克雷判别法,该级数收敛。
二、阿贝尔判别法1. 阿贝尔判别法的基本原理阿贝尔判别法是判断无穷级数收敛性的另一种方法,主要适用于幂级数。
该判别法的基本原理是:若幂级数\(\sum_{n=0}^{\infty} a_nx^n\)满足以下两个条件:1)\(a_n\)是一个关于\(n\)的数列,且有界,即存在常数\(M\)使得对任意正整数\(n\)都有\(|a_n| \leq M\);2)对于固定的\(x\),幂级数的部分和\(S_n = a_0 + a_1 x + \ldots + a_n x^n\)是有界的。
狄利克雷与阿贝尔收敛判别法的教学研究以《狄利克雷与阿贝尔收敛判别法的教学研究》为标题,本文旨在从教学角度分析狄利克雷与阿贝尔收敛判别法,研究它们在实际教学中如何发挥作用。
狄利克雷(Dillow)和阿贝尔(Abel)收敛判别法是一种概念运用法,它是由美国教育家狄利克雷(Dillow)和阿贝尔(Abel)二人发展而来,并在1965被正式提出。
狄利克雷与阿贝尔收敛判别法在教学实践中有着重要作用,它同时兼具收敛和判别的功能,有利于把学生从个人学习经验中发掘出知识,让学习得以继续发展。
首先,狄利克雷与阿贝尔收敛判别法有助于帮助学生以更完整的有序的方式学习。
这种法能够帮助学生将新知识融入自己的现有知识世界,从而形成更丰富的教学轨迹。
学生在学习新概念时,可以通过对现有知识的收敛,把新知识融入自己的知识体系;而在将这些知识融入自己知识体系中时,又可以发挥判别功能,运用已有知识进行比较,得出正确结论。
其次,狄利克雷与阿贝尔收敛判别法有利于提升学习效率。
通过利用这种方法,学生可以根据自己的现有知识和收敛判断,主动发现问题,从而更有效率的学习。
此外,学生还可以利用收敛知识的判断来检验自己的推理,并根据判断结果来调整自己的推理方式,以求在学习过程中达到最高效率。
最后,狄利克雷与阿贝尔收敛判别法能够提高学习者的学习能力和能力提升。
通过学习使用狄利克雷和阿贝尔的收敛判断,学生能够认识到自己现有的知识的有限性,并从不同的视角看待问题,从而发现新的解决方法。
因此,运用这种法可以让学生在学习过程中发现问题,发挥创新能力,提高自身的学习能力和能力提升。
综上所述,狄利克雷与阿贝尔收敛判别法可以有效地帮助学生在学习中获得更多新知识,提升学习效率,同时也能提高学习者的学习能力和能力提升。
因此,我们可以看出,在现代教学实践中,应该更多地运用狄利克雷与阿贝尔收敛判别法,以求在教学中发挥更大的作用。
阿贝尔判别法和狄利克雷判别法的关系1. 引言阿贝尔判别法(Abel’s test)和狄利克雷判别法(Dirichlet’s test)是数学中常见的两种判别法,用于研究级数的敛散性。
这两个方法从不同的角度出发,对级数进行分析和判别。
本文将深入探讨阿贝尔判别法和狄利克雷判别法的关系,并从它们的原理、适用范围和应用举例等方面进行详细介绍。
2. 阿贝尔判别法2.1 原理阿贝尔判别法是由挪威数学家阿贝尔于1828年提出的,用于判别无界函数项级数的敛散性。
该判别法的基本思想是通过对级数进行变换,将原级数转化为易于判断的形式。
2.2 适用范围阿贝尔判别法主要适用于满足以下条件的级数: - 级数中的项为实数或复数。
- 级数中的部分和序列有界。
- 级数中的部分和序列单调。
2.3 应用举例以下是一个应用阿贝尔判别法的例子:例1: 考虑级数∑(−1)n n p ∞n=1,其中p >0。
通过阿贝尔判别法,我们可以先观察到该级数的部分和序列{S n }满足以下条件: - 部分和序列有界,即存在正数M ,使得对于任意n ,有|S n |≤M 。
- 部分和序列单调递减,即对于任意n ,有S n ≥S n+1。
根据阿贝尔判别法的结论,当满足以上条件时,级数∑(−1)n n p ∞n=1收敛。
3. 狄利克雷判别法3.1 原理狄利克雷判别法是由德国数学家狄利克雷于1837年提出的,也用于判别级数的敛散性。
该判别法的基本思想是通过对级数的部分和序列进行分析,利用部分和序列的某种特性来判断级数的敛散性。
3.2 适用范围狄利克雷判别法主要适用于满足以下条件的级数: - 级数中的项为实数或复数。
- 级数中的部分和序列有界。
- 级数中的项满足单调性或趋于零。
3.3 应用举例以下是一个应用狄利克雷判别法的例子:例2: 考虑级数∑sinnx n ∞n=1,其中x 为实数。
通过狄利克雷判别法,我们可以观察到该级数的部分和序列{S n }满足以下条件: - 部分和序列有界,即存在正数M ,使得对于任意n ,有|S n |≤M 。
关于莱布尼兹型函数项级数的一致收敛性判别法
陈伟
【期刊名称】《淮北煤师院学报:自然科学版》
【年(卷),期】2001(22)1
【摘要】本文给出了莱布尼兹型函数项级数的定义、一致收敛性判别定理,并用它来判断几个函数项级数的一致收敛性。
【总页数】2页(P60-61)
【关键词】莱布尼兹型函数项级数;一致收敛性;连续函数;莱布尼兹法;狄利克雷判别法
【作者】陈伟
【作者单位】滁州师范专科学校数学系
【正文语种】中文
【中图分类】O173.1
【相关文献】
1.关于菜布尼兹型函数项级数的一致收敛性判别法 [J], 陈伟
2.浅谈交错级数的莱布尼兹判别法的局限性 [J], 王春鸽;
3.级数莱布尼兹判别法的推广 [J], 朱俊恭
4.数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广 [J], 陈献跃;王庆丰;杨学锋
5.关于函数项级数一致收敛性判别法 [J], 宋新爱
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级数收敛狄利克雷判别法【知识文章】标题:级数收敛狄利克雷判别法:深度剖析数学中的判别技巧摘要:在数学中,级数收敛狄利克雷判别法是一种重要的判别方法,用于判断级数是否收敛。
本文将从浅入深地解析级数收敛狄利克雷判别法,探讨其原理和应用,并分享个人观点和理解。
导语:级数是数学中的重要概念之一,而对于一个级数来说,能否收敛是我们需要关注的重点。
在判别级数收敛性的方法中,狄利克雷判别法是一种常用而且有效的工具。
通过该方法,我们可以利用数列的性质和级数的特点,判断级数是否收敛。
本文将深度探讨级数收敛狄利克雷判别法,带你逐步了解其思想和应用。
1. 狄利克雷判别法的基本思想1.1 级数的收敛和发散在数学中,级数是由数列的和的无穷多项组成的序列,而判断级数是否收敛是数学中的重要问题之一。
对于收敛的级数,其部分和会逐渐趋近于某个有限值,而对于发散的级数,则不存在这样的有限值。
1.2 级数收敛狄利克雷判别法的应用狄利克雷判别法是一种常用的判别级数收敛性的方法。
该判别法基于两个数列的性质,即第一个数列的部分和存在有界性,而第二个数列满足单调性且趋于零。
当同时满足这两个条件时,可以判定级数收敛。
2. 狄利克雷判别法的详细分析2.1 第一个条件:部分和的有界性在狄利克雷判别法中,我们需要确定第一个数列的部分和是否存在有界性。
有界性意味着部分和的值在某个范围内波动,不会无限增加或无限减小。
2.2 第二个条件:第二个数列的单调性和趋于零第二个数列在狄利克雷判别法中起着重要作用。
该数列需要满足单调性,即递增或递减,以及趋于零,即在无穷项之后,数值逐渐趋近于零。
这两个条件的满足可以保证级数的收敛性。
3. 狄利克雷判别法的应用实例3.1 应用实例一:收敛级数的判定通过狄利克雷判别法,我们可以轻松判定一些收敛级数的收敛性。
对于级数∑(-1)^n / n^p,当p>1时,级数收敛;当p≤1时,级数发散。
3.2 应用实例二:级数逼近特定值利用狄利克雷判别法,我们还可以判定级数是否逼近特定的值。
关于级数收敛的狄里克雷(dirichlet)判别法的一些推广狄里克雷(Dirichlet)判别法是一种推广的级数收敛判别方法,它用于从大量连续数据中寻找可能收敛的级数。
Dirichlet判别法的主要思想是:使用一个滑动窗口来扫描输入的数据,计算窗口中各个数据点的坐标值,并用窗口边缘坐标值之差来衡量级数收敛,也可以计算每个窗口内数据点坐标值差值的分布及标准差等以识别最有可能收敛的级数。
Dirichlet判别法在处理非周期的级数收敛时特别有用,是现代数学中非常重要的研究内容之一。
Dirichlet判别法的实现主要有两种,一种是基于时间序列的实现方法,另一种是基于空间序列的实现方法。
前者主要用于追踪连续变化的时间序列,可以衡量收敛级数的变化,并判断是否收敛;而后者则是针对连续变化的空间序列或者多维空间序列,用来识别从空间里的变化信息,并从多维序列中判断哪些变化收敛。
Dirichlet判别法可以有效地提高数据挖掘的效率,用来挖掘连续性序列和多维序列中的重要结构信息,比如级数收敛序列,可以有效地解决一些复杂问题。
另外,Dirichlet判别法还可以用于数据编码和模式识别,帮助用户分析大量数据,提取相关信息,以提高自动决策的准确性。
此外,Dirichlet判别法还可以应用于信号处理,用于区分有规律和无规律的信号,以及异常故障诊断和模式分类。
例如,可以利用Dirichlet判别法来识别信号中是否存在收敛级数,并获取级数参数,从而对信号进行准确分析和分类识别,有助于进行故障检测和缺陷诊断。
此外,还可以利用Dirichlet判别法进行非线性滤波,实现信号处理和谐波滤除等技术。
另外,基于Dirichlet判别法可以构造多维序列模式识别算法,有助于识别复杂的模式,从而用于新的应用场景,比如脑电图特征识别,对脑电波的定量分析,用以诊断人类的心理和脑部疾病,从而大大提高诊断准确性。
第20卷第9期2∞B年9月辽宁教育行政学院学报J伽Imdl0fn锄赫119E【Iuc砸伽越AdI证Ili蚰咖h堪dtuteV01.20No.9S叩2003数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广陈献跃,王庆丰,杨学锋(中国刑警学院,辽宁沈阳llO∞5)[摘要]在级数理论中阿贝尔(趾d)判别法、狄里克雷(Diriclllet)判别法和莱布尼兹(场蛐)判别法占有相当重要的位置可用“有界变差”代替阿贝尔判别法条件中的“单调有界”,用“趋于零的有界变差”代替狄里克雷判别法条件中的“单调趋于零”,在数项级数理论中推广了阿尔贝、狄里克雷和莱布尼兹判别法。
[关键词】判别法;收敛;级数;序列;阿尔贝;狄里克雷[中图分类号]0173[文献标识码】A【文章编号】2003—09-00l二02定义1如果存在数c,使得Ix2一x1I+Ix3一x2I+…+Ixn—xn—l}<c(n=l,2,…),则称序列{xn}是有界变差序列,或称序列{】【Il}有有界变差。
定理1凡是有界变差序列都是收敛的。
证明令S=二Ix;+l—xiI(n=1,2,…)。
由Sn<c知,Sn有上确界s叩SII,又Sn显然是单调递增序列,故sn收敛,且limS=supSIl。
于是,对任给£>0,存在自然数N,使当m>n>N时,恒有ISm—SnI=∑lxi+1一xil<£,从而l】【lIl~xnl=I蚤(xI+l—xi)l≤;l】【i+l—xiI=ISⅡI—SnI<£,由柯西(cauchy)收敛准则知,序列{h}。
:1.2..收敛。
引理锄,啦…%,…和B1,陡,…艮,…为任意两个序列,sn=荟f吨+1一讯I(n=l,2,…),¥=善艮(p=1,2,…);如果(1)吨(k=l,2,…)有有界变差;(2)譬≤正数M(p=1,2,…),则对任意正数m,有I融艮l≤M(supSn+I‰I),设A为l口nIl的上确界,则显然有1荟akpkl≤M(sups.十A)。
数项级数狄利克雷判别法的证明数项级数狄利克雷判别法的证明1. 引言在数学领域中,数项级数的收敛性是一个重要而又复杂的问题,而狄利克雷判别法则为我们提供了一种简单而又有效的方法来判定某些特定级数的收敛性。
本文将对数项级数狄利克雷判别法进行全面的评估,并对其进行证明和深入的讨论。
2. 数项级数和狄利克雷判别法介绍让我们回顾一下数项级数和狄利克雷判别法的基本概念。
数项级数是指由一系列数相加所得的无穷级数,通常表示为∑(a_n),其中a_n为级数的第n项。
而狄利克雷判别法则是用来判定由一系列数相加所得的级数是否收敛的方法。
3. 狄利克雷判别法的基本理论接下来,让我们来详细探讨狄利克雷判别法的基本理论。
狄利克雷判别法的主要思想是通过对级数的部分和进行分析,引入一个辅助数列b_n,并结合部分和的特性来判断级数的收敛性。
具体来说,若数列b_n单调趋于0且部分和的序列有界,那么原级数收敛;若数列b_n不单调趋于0,但部分和的序列有界,也能推出级数收敛;若数列b_n单调趋于0但部分和的序列不是有界的,则级数发散。
4. 数项级数狄利克雷判别法的证明现在,让我们来进行数项级数狄利克雷判别法的证明。
我们假设数列a_n和b_n满足以下条件:- a_n单调趋于0- b_n单调有界接下来,我们考虑部分和S_n的特性。
由于b_n单调有界,我们可以得出S_n*b_n的部分和序列有界。
再根据a_n单调趋于0,我们知道a_n的部分和序列收敛。
S_n的部分和序列有界。
根据狄利克雷判别法的基本理论,我们可以得出数项级数∑(a_n)的收敛性。
5. 个人观点和总结我个人对狄利克雷判别法的理解是,它是一种简单而又直观的方法来判断特定级数的收敛性,而且在实际应用中也具有一定的便利性。
通过对狄利克雷判别法的证明,我对其理论基础有了更深入的理解,也更加确信其有效性和适用性。
在本文中,我们全面评估了数项级数狄利克雷判别法,并进行了证明和深入讨论。
希望通过本文的阐述,读者能对狄利克雷判别法有一个更加深刻和全面的理解,为进一步学习和探索数学领域提供有力的支持。
第四讲 级数与反常积分收敛的Abel —Dirichlet 判别法Abel 判别法与Dirichlet 判别法在《数学分析》课程教学中出现了四次,即积分的“反常积分”部分与“含参变量积分”部分,级数的“数项级数”部分与“函数项级数”部分,证明的关键是积分第二中值定理与Abel 引理。
如何讲好这两个内容是教学的关键。
下面我们就“反常积分”部分与“数项级数”部分的Abel 判别法与Dirichlet 判别法进行讲解。
1.积分的Abel 判别法与Dirichlet 判别法定理1(Cauchy 收敛原理) 反常积分()()af xg x dx +∞⎰收敛的充分必要条件是:对任意给定的0>ε,存在a A ≥0,使得对任意A A A ,'≥0,有()()A Af xg x dx K ε'<⎰。
定理2(积分第二中值定理) 设f x ()在[,]a b 上可积,g x ()在[,]a b 上单调,则存在ξ∈[,]a b ,使得⎰badx x g x f )()(⎰⎰+=badx x f b g dx x f a g ξξ)()()()(。
证 我们只对f x ()在[,]a b 上连续,g x ()在[,]a b 上单调且)('x g 在[,]a b 上可积的情况加以证明。
记F x ()=⎰xadt t f )(,则)(x F 在],[b a 连续,且F a ()=0。
由于f x ()在[,]a b 上连续,于是)(x F 是f x ()在[,]a b 上的一个原函数,利用分部积分法,有⎰badx x g x f )()(b a x g x F )()(=-'⎰F x g x dx a b()()。
上式右端的第一项)()()()(b g b F x g x F ba ==⎰gb f x dx a b()(),而在第二项中,由于g x ()单调,因此'g x ()保持定号,由积分第一中值定理,存在ξ∈[,]a b ,使得='='⎰⎰b abadx x g F dx x g x F )()()()(ξ⎰-ξadx x f a g b g )()]()([,于是f xg x dx ab()()⎰=⎰g b f x dx a b()()⎰--ξadx x f a g b g )()]()([⎰⎰+=badx x f b g dx x f a g ξξ)()()()(。
第20卷第9期2∞B年9月辽宁教育行政学院学报J伽Imdl0fn锄赫119E【Iuc砸伽越AdI证Ili蚰咖h堪dtuteV01.20No.9S叩2003数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广陈献跃,王庆丰,杨学锋(中国刑警学院,辽宁沈阳llO∞5)[摘要]在级数理论中阿贝尔(趾d)判别法、狄里克雷(Diriclllet)判别法和莱布尼兹(场蛐)判别法占有相当重要的位置可用“有界变差”代替阿贝尔判别法条件中的“单调有界”,用“趋于零的有界变差”代替狄里克雷判别法条件中的“单调趋于零”,在数项级数理论中推广了阿尔贝、狄里克雷和莱布尼兹判别法。
[关键词】判别法;收敛;级数;序列;阿尔贝;狄里克雷[中图分类号]0173[文献标识码】A【文章编号】2003—09-00l二02定义1如果存在数c,使得Ix2一x1I+Ix3一x2I+…+Ixn—xn—l}<c(n=l,2,…),则称序列{xn}是有界变差序列,或称序列{】【Il}有有界变差。
定理1凡是有界变差序列都是收敛的。
证明令S=二Ix;+l—xiI(n=1,2,…)。
由Sn<c知,Sn有上确界s叩SII,又Sn显然是单调递增序列,故sn收敛,且limS=supSIl。
于是,对任给£>0,存在自然数N,使当m>n>N时,恒有ISm—SnI=∑lxi+1一xil<£,从而l】【lIl~xnl=I蚤(xI+l—xi)l≤;l】【i+l—xiI=ISⅡI—SnI<£,由柯西(cauchy)收敛准则知,序列{h}。
:1.2..收敛。
引理锄,啦…%,…和B1,陡,…艮,…为任意两个序列,sn=荟f吨+1一讯I(n=l,2,…),¥=善艮(p=1,2,…);如果(1)吨(k=l,2,…)有有界变差;(2)譬≤正数M(p=1,2,…),则对任意正数m,有I融艮l≤M(supSn+I‰I),设A为l口nIl的上确界,则显然有1荟akpkl≤M(sups.十A)。
证明:利用阿贝尔变换,可得五‰&=五(ak一啦+1)譬+alnS.注意到萎Iak+1一吨f≤supSn,I¥I≤M,从而有l泳艮l-l荟(ak一咄+1)譬+‰镒I≤蚤l(噜+1一aklIsfI+laⅡllI≮I≤M(supSII七I‰I).再由条件(1>根据定理1,有liIIl‰存在,从而l‰l有界,设supI‰I=A,因此有}荟ak艮『≤M(8叩Sn+A)。
定理2阿贝尔判别法的推广如果(1){‰}是有界变差序列;(2)∑bn是收敛级数,则级数∑aIlbIl收敛。
证明由条件(2),对任给£>O,存在自然数N,使当n>N时,恒有I卦l≤赤,这里,supSⅡ为互lak+1一吨I(i=1,2,…)的上确界,supJ‰I=A(根据条件(1))。
如果取ak2%“,艮=bn+k,而M2莉玎,则由引理知,当n>N时,有}奢睁{≤面南鬲(s嘁+A)<e(m=1”’)根据柯西收敛准则,级数l∑all艮I收敛。
由于凡单调有界序列必是有界变差序列,容易看出,阿贝尔判别法是定理2的特例,后者比前者有更广泛的应用范围;另一方面,由于单调函数、分段单调函数、有有界导数的函数,或者满足李普希兹(R.Kpsch池)条件的函数,皆属于有界变差类函数,而由该函数的任一列函数值作成的序列必有有界变差,因此,判别函数或序列的有界变差性质具有多种途径的选择,并且在应用上也是相当方便的。
应当指出,并非一切有界变差函数,都可以写成两个递增单调函数之差,如“。
):fxsin孥x≠o,因此,不肯i直接利用阿贝尔判【Ox=O别法来简单地证明定理2。
例l判定级数一,.c∞詈+e1.m2{.。
0s孥+…+一÷.cos孚+…的收敛性。
解(1)|(e。
≯J—I一÷e。
{·渤詈I≤专≤e,x∈[1,∞],即e甜{有有界导数,于是在区问[1,*]有有界变差,从而序列{‰=e甜告)(n=1,2,…),有有界变差。
[收稿日期】2∞B一∞一傩【作者简介]陈献跃(196D一),男,辽宁沈阳人。
中罔刑警学院基础部剐教授。
陈献跃等:数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广13㈤讪f扣扑警≤毒观.·.所给级数收敛,应当看到,阿贝尔判别法对此级数失效。
定理3狄里克雷判别法的推广如果(1){魂}是趋于零的有界变差序列;(2)存在数M,使i;bIIl≤M(N=1,2,…),则级数∑anbrI收敛。
证明由条件(1).(2)知满足引理,有I;anbnl≤M(supSll+lanl),再由(1)有limaII=O,1iⅡlSn=liln∑·lai+l—ai|-supSIl(参见定理1证明)。
于是,对任给£>O,存在自然数Nl,当m>N1时,1%l<赢,又存在自然数N2,使当n=№+k(k=1,2,…)时,有&=l&一沁l:萋h-刮<丽高;s啦≤赢,(k=l'2’…),对序列{aN.+k},k=1,2,…(有有界变差)以及序列|bI+k},k=l,2…,因I譬I=l蚤biI≤M(k=1,2…),由引理知,当M=m缸(Nl,N2)时,有}薹aibi知,当M=m缸(Nl,N2)时,有}堇aibiJ≤M(supSk+laN+k≤M(丽商+而商)<e,由柯西收敛准则知,暑aⅡbn收敛。
同样,定理3比狄里克雷判别法有更广泛的应用范围,而后者是前者的特殊情况。
定理4莱布尼兹(瞄bIliz)判别法的推广对交错级数∑(一1)”1an,如果有界变差序列all趋于零,则此级数收敛。
证明取bII=(.1)”1,则i荟bkl≤1(n=I,2,…),又因有界变差序列{an{趋于零,由定理3知交错级数∑(.1)”1an收敛。
例2判定交错级数妻(.1)m-堂型业建k是否收敛。
解令“x):磐L旦型地,则当1≤x<∞时,lf()墨【垒堂坚莲蚣盘坚璺堡蛭望k)=蜜墼盘kf≤掣+÷≤Iaf+2Ibl+1,所以,“x)为[1,*)上的有界变差函数,从而{an=毕)为有界变差序列,而且liman=o,由定理4知所给级数收敛。
应当看到莱布尼兹判别法对此级数失效。
与定理2、定理3的情况一样,莱布尼兹判别法是定理4的特例。
(责任编辑:刘莉)(上接第1页)证:设lilID【p=a,取定E0=1,了‰,当p>峋时,有I’一aI<1。
已知lxp『一lal≤I)【p—aI,当p>‰时,有l】【pI~lal≤Ixp—al<l或lxpl(1aI+l。
取M=JaJ+1,即对于充分靠后的p’有Ix。
I<M。
定理3:(保序性)若li瑚】【p=a,1i111yp=b且a<b,则存在p,,当p>p7时有~<yp。
证:取龟=与≯,则3pI当p>pl时,有fxP-al<宁即a一宁<)【p<a+宁或~<字。
j强,当p>功时,有yp-bI<宰即b一守<yp<b+宁或字<yp。
根据定义2,对于pl、p2必有P中元素p,,使p,>pl,p,>p20当p>p,时,同时有xp<譬尹,yp<与产,即xp<yp。
推论1:若1吨=a且a<b(或a<b),则存在p,,当p>p,时有】【D<b(或xp>b)证:在定理3中取yp=b,有1inlyp=b(a>b的证法相同).推论2:设lill哗=a,limyp=b且存在p,,当p>p,时xp≥yp,则a≥b.证:反证法,假设a<b,取一数r,使a<r<b.由推论1知了P1,当p>pl时,有】(p<r。
又jp2,当p>p2时,有y口>r0由定义2知了p,,使∥>p1,p,,>.p2,p,,>p,,,则当p>p,,时,同时有】(p≥yp,】【p<r,yp>r矛盾,结论得证。
同样可平行的推得收敛的有序变量的四则运算,有序变量收敛的判别定理(夹挤定理)以及柯西收敛准则。
【参考文献][1]刘玉琏,傅沛仁.数学分析讲义(上册)[M].北京:高等教育出版社,1960.[2]孙敦甲.有序变量及其极限[J].数字通报,1991.(责任编辑:刘莉)数项级数中阿贝尔、狄里克雷和莱布尼兹判别法的推广作者:陈献跃, 王庆丰, 杨学锋作者单位:中国刑警学院,辽宁,沈阳,110035刊名:辽宁教育行政学院学报英文刊名:JOURNAL OF LIAONING EDUCATIONAL ADMINISTRATION INSTITUTE年,卷(期):2003,20(9)被引用次数:0次1.期刊论文丁殿坤.王鲁新.DING Dian-kun.WANG Lu-xin由Cauchy判别法和D'Alembert判别法所得到的结论及其应用-安庆师范学院学报(自然科学版)2006,12(2)求幂级数的收敛半径,一般都用D'Alembert判别法,用Cauchy判别法亦可求幂级数的收敛兰径,因此,本文由D'Alembert判别法和Cauchy判别法得到了有关的结论,从而可应用结论求形如lim n→∞n√(φ)(n)或lim x→+∞x√(φ)(x)的极限.2.期刊论文刘勇.LIU Yong对反常积分非常规收敛判别法的研究-理科爱好者(教育教学版)2009,1(2)对反常积分敛散性的判定,有不少人对其研究,已得出了许多判定方法.本文叉介绍了两种非常规的判定方法:1利用教项级数与反常积分的关系来判定:2将数列的敛散性与反常积分的敛散性结合起来.利用数列的性质.更为简便直观地判断反常积分的发散.3.期刊论文李波.崔群法.LI Bo.CHUI Qunfa正项级数收敛判别法的推广-安阳工学院学报2008,""(6)首先将柯西定理的条件改变为一般形式,进而将正项级数收敛性判别法中的比值判别法和广义比值判别法进行了椎广.4.期刊论文杨钟玄双比值判别法与对数判别法的比较-四川师范大学学报(自然科学版)2004,27(1)双比值判别法是近年来提出的判别正项级数敛散性的一种新方法,它强于传统的达朗贝尔判别法与拉贝判别法.关于双比值判别法与对数判别法的强弱关系问题是值得探讨的.通过对这两种判别法中所含极限的存在性关系的研究,可以得出对数判别法强于双比值判别法的结论.5.期刊论文杨钟玄.YANG Zhong-xuan拟Raabe判别法与拟对数判别法的强弱关系-大学数学2008,24(1)拟Raabe判别法是新近提出的关于正项级数收敛性的一种比较细致的判别法.对通项递减的正项级数来说,此判别法强于传统的Raabe判别法与Gauss判别法.通过对拟Raabe判别法与另一个细致的判别法--拟对数判别法强弱关系的探讨,得出了后一判别法强于前者的结论.6.期刊论文李春江级数收敛的判别方法-中小企业管理与科技2010,""(10)级数理论在数学分析中占有很重要的一席之地,而级数理论中,研究无穷级数的收敛性则相当的重要.仅由收敛原理来判别级数的敛散性,在实际问题中,往往是不可行的.本文中,主要介绍了比较判别法,柯西判别法,达朗贝尔判别法,拉阿比判别法,对数判别法,双比值判别法,高斯判别法,柯西积分判别法,对于常用的判别法,本文对其有效性做了简单的比较,从而能够使读者更加深入的了解和熟悉各种判别法的使用范围.7.期刊论文杨钟玄.YANG Zhong-xuan正项级数收敛性的又一新判别法-贵州师范大学学报(自然科学版)2005,23(4)近年来,关于正项级数收敛性判别法又有一些新的研究,其中主要是得到了一些关于收敛性的新判别法以及对有关判别法的强弱进行了讨论.本文建立了正项级数收敛性的又一个新判别法,它适用判别与级数∑∞n=2(1)/(n(lnn)s)敛散速度相当的正项级数的敛散性,因而新判别法比传统的Raabe判别法等更为精细.此外,通过与Gauss判别法进行比较,得出了新判别法强于Gauss判别法的结论.8.期刊论文张亚敏正项级数两种判别法的比较-黑龙江科技信息2007,""(21)讨论了正项级数的两种判别法:比值判别法和根值判别法,以及两者的关系,得出凡是可用比值判别法的正项级数必能用根值判别法,逆命题不成立,根据具体问题的特点采用不同的方法,解题得难以程度不同.9.期刊论文王艳天正项级数敛散性的判别法-电大理工2008,""(1)正项级数的比值判别法与根值判别法在实际应用时经常会遇到失效,将这两种方法分别应用在P-级数上进行讨论,并加以比较,得出建立对一切正项级数有效的比较标准是不可能的.10.期刊论文罗光耀.郭华.LUO Guang-yao.GUO Hua求函数项级数收敛区间的一种新方法-大学数学2008,24(6)对形如∞∑n=0anxkn+b(k∈N,b∈Z)的幂级数,当其缺项的时候,不能直接用公式ρ=limn→∞|an+1/an|求其收敛半径与收敛区间(本文约定收敛区间不含端点),一般都是直接采用达朗贝尔(比值)判别法求其收敛半径与收敛区间.事实上,对这种幂级数只需先作一个变量代换,就可以采用公式法求解.本文给出了这种方法的理论证明,并将结论进行了推广,即利用变量代换与公式法同样可求形如∞∑n=0anxkn+b/s(k,s∈N,b∈Z)形式的函数项级数的收敛区间.本文链接:/Periodical_lnjyxyxb200309007.aspx授权使用:中共汕尾市委党校(zgsw),授权号:0498b274-4870-4e56-b279-9dcb0165faf7下载时间:2010年8月7日。