条件收敛与绝对收敛

第四节条件收敛与绝对收敛对于任意项级数a n ,我们已经给出了其收敛的一些判n 1别方法，本节我们讨论任意项级数的其他性质 一条件收敛 与绝对收敛定义 对于级数 a n ，如果级数 I a n |是收敛的，n 1n 1a n 绝对收敛。

n 1如果|a n |发散，但a n 是收敛的，我们称级数n 1n 1敛。

(1)n 1.n 1 n收敛级数可以看成是有限和的推广，但无限和包含有极 限过程。

并不是有限和的所有性质都为无限和所保持。

大体 说来，绝对收敛的级数保持了有限和的大多数性质，条件收 敛的级数则在某些方面与有限和差异很大。

下面我们讨论条 件收敛与绝对收敛的性质。

定理绝对收敛级数必为收敛级数，反之则不然证明：设级数 a n 收敛，即|a n I 收敛，由Cauchy 收敛准则， n 1n 1对 0,存在N ，当n>N 时，对一切自然数 p,成立着丨 an 1 丨1 an 2 11 an p 1于是：我们称级数a n 条件收n 1条件收敛的级数是存在的，如1 a n 1 a n2 a np丨丨a n 1丨丨a n2丨丨a n p丨再由Cauchy收敛准则知a n收敛。

n 1由级数(1)可看出反之不成立。

n 1 n注：如果正项级数|a n |发散，不能推出级数a n发散。

n 1 n 1但如果使用Cauchy判别法或DAlembert判别法判定出|a n |n 1发散，则级数a n必发散，这是因为利用Cauchy判别法或n 1D'lembert判别法来判定一个正项级数| a n |为发散时，是n 1根据这个级数的一般项| a n|当n 时不趋于0，因此对级数a n而言，它的一般项也不趋于零，所以级数n 1例讨论级数(1)n1^ 1的敛散性，如收敛指明是条件n 1 n 1 s'n p收敛或绝对收敛。

解，当p 0时，由于W需总0,所以级数发散.当p 2时，因为n 2 1n 1 n plim ------- : ---- 1n 1/ .n p而1收敛，所以原级数绝对收敛。

sinn n 1 n ( 2 ). ( 1 ) (1). ( 3 ). n ! x n 1 2 3 n n 1 n 1 n 1 1 1 sin n 解 (1). | un | 2 因 2 收敛, 故原级数绝对收敛. 2 n n n 1 n n1 n un1 n1 1 3 ( 2). lim lim lim 1 故原级数绝对收敛. n u n n 3n n 3 n n 1 3 (3).当x 0时，级数显然收敛于 0；当x 0时 un1 ( n 1)!| x |n1 lim lim lim( n 1) | x | 原级数发散. n n u n n n!| x | n

例如,
( 1 )
n1
1 条件收敛. n
1 ( 1 ) 3 绝对收敛. n n 1
n

定理7

若级数
u
n 1

n
绝对收敛, 则级数
u
n 1

n
必定收敛.
1 证 设 | un | 收敛, 令 vn (un | un |) (n 1,2,) 2 n 1

un 2vn | un | 由性质知, un 收敛.
三、绝对收敛与条件收敛
1、任意项级数：

u ,
n 1 n

un 为任意实数.

2、绝对收敛、条件收敛.
1).若 2).若

| u u
n 1 n 1 n
n
| 收敛, 则称 un 为绝对收敛.
n 1
n
收敛, 但
n1
| u
n 1

| 发散, 则称 un 为条件收敛.

散。

存在，则收敛；否则发、定义法：时，不确定时，级数发散时，级数收敛，则设：、比值审敛法：时，不确定时，级数发散时，级数收敛，则设：别法）：—根植审敛法（柯西判—、正项级数的审敛法n n n n n n n n n n s u u u s U U u ∞→+∞→∞→+++=⎪⎩⎪⎨⎧=><=⎪⎩⎪⎨⎧=><=lim ;3111lim 2111lim 1211 ρρρρρρρρ。

的绝对值其余项，那么级数收敛且其和如果交错级数满足—莱布尼兹定理：—的审敛法或交错级数1113214321,0lim )0,(+∞→+≤≤⎪⎩⎪⎨⎧=≥>+-+-+-+-n n n n n n n n u r r u s u u u u u u u u u u u 绝对收敛与条件收敛：∑∑∑∑>≤-+++++++++时收敛１时发散ｐ 级数： 收敛； 级数：收敛；发散，而调和级数：为条件收敛级数。

收敛，则称发散，而如果收敛级数；肯定收敛，且称为绝对收敛，则如果为任意实数；，其中111)1(1)1()1()2()1()2()2()1(232121p n p n n n u u u u u u u u p nn n n幂级数：010)3(lim)3(1111111221032=+∞=+∞===≠==><+++++≥-<++++++++∞→R R R a a a a R R x R x R x R x a x a x a a x x x x x x x n n nn n n n n 时，时，时，的系数，则是，，其中求收敛半径的方法：设称为收敛半径。

，其中时不定时发散时收敛，使在数轴上都收敛，则必存收敛，也不是在全，如果它不是仅在原点　对于级数时，发散时，收敛于ρρρρρ函数展开成幂级数：+++''+'+===-+=+-++-''+-=∞→++nn n n n n n n n x n f x f x f f x f x R x f x x n f R x x n x f x x x f x x x f x f !)0(!2)0()0()0()(00lim )(,)()!1()()(!)()(!2)())(()()(2010)1(00)(20000时即为麦克劳林公式：充要条件是：可以展开成泰勒级数的余项：函数展开成泰勒级数：ξ 一些函数展开成幂级数：)()!12()1(!5!3sin )11(!)1()1(!2)1(1)1(121532+∞<<-∞+--+-+-=<<-++--++-++=+--x n xx x x x x x n n m m m x m m mx x n n nm 欧拉公式：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=+=--2sin 2cos sin cos ixix ixix ixe e x e e x x i x e 或 三角级数：。

也得一个新的正项级数，记为 n .

un un 即 n 2
{
un，当un 0时 0, 当un 0时
n 1
.
2
2015年8月30日星期日
§9.5 绝对收敛和条件收敛级数的性质
则这样的级数与原来级数的收敛性有如下结论:
(1).若级数 un绝对收敛,
则级数 vn和 n都收敛;
n 1
证毕
19
2015年8月30日星期日
§9.5 绝对收敛和条件收敛级数的性质
梅尔腾斯（Mertens）定理：
若级数 un与 vn中仅有一个绝对收敛， 其和为A，
另一个是条件收敛，其和为B， 则它们的柯西乘积所组成的级数仍收敛，其和为AB.
n 1 n 1
定理2和定理3指出，绝对收敛级数具有和 普通有限项和数相仿的两个运算性质---交换律 和分配律成立.
（）先证 1 证明： un为收敛的正项级数（必绝对收敛）情形.
n1


n 1

n 1
n 1
n 1
的部分和Sk ， 考虑它的更序级数 un

un1 , u2 un2 ,, uk unk , 由u1
所以取n大于所有下标 n1 , n2 ,nk 后, 应有
由于级数 un和 vn都绝对收敛，所以 U*，V*都有界.
n 1 n 1


* 另外 S n u n1 vm1 u n2 vm2 u nn vmn
（u1 u2 u ）（v1 v2 v ）
U* V*，
* 即Sn 有界，这证明了级数 n绝对收敛. n 1
n 1
n 1 n 1

(2).若级数 un条件收敛,

n1
n1
证明
令
pn
1 2
(|
un
|
un )
un 0,
,
un 0 ， un 0
qn
1 2
(|
un
|
un
)
un 0,
,
un 0， un 0
则级数 pn和 qn分别是由原级数中正项和负项组成.
n1
n1
6
例如若原级数是交错级数,则
un (1)n1vn v1 v2 v3 v4 v2n1 v2n
非绝对收敛.
16
(1)n1 sin
n1
n2 1 n
设 f ( x) sin
,
x2 1 x
f ( x) cos
•
,
x2 1 x x2 1( x2 1 x)
所以
f ( x) 0, ( x 1).
lim
n
un
lim sin
n
0 n2 1 n
原级数条件收敛.
17
(6)
(
令 f ( x) x ln x ( x 0) , 则 f ( x) 1 1 0 ( x 1) ,
x
f ( x)在 (1,) 上单增,
由莱布尼茨定理, 此交错级数收敛. 原级数条件收敛．
13
(1)n1 n
(4)
,
n1 n 1
(课堂练习)
解 易见级数非绝对收敛.下面用莱布尼茨判别法.
un 0， un 0
则级数 pn和 qn分别是由原级数中正项和负项组成.
n1
n1
pn和 qn都是正项级数, 且满足
n1
n1
pn | un |, qn | un |

级数的条件收敛和绝对收敛级数是数学中一种重要的数列求和形式，它在许多数学分支中都扮演着重要的角色。

在研究级数的性质时，我们常常关注两个重要的概念：条件收敛和绝对收敛。

我们来讨论条件收敛。

一个级数在条件收敛时，指的是当级数的各项按照某种次序相加时，其和存在但可能不收敛。

换句话说，条件收敛是指级数的各项次序的排列方式对级数的和有影响。

为了更好地理解条件收敛，我们来看一个例子：调和级数。

调和级数是指级数1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ...，它的和是发散的。

然而，当我们改变级数的次序时，例如将正项和负项交替相加，即1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ...，这个级数的和却是收敛的，而且和为ln2。

这就是条件收敛的一个例子。

接下来，我们来讨论绝对收敛。

一个级数在绝对收敛时，指的是当级数的各项按照任意次序相加时，其和都是收敛的。

换句话说，绝对收敛是指级数的各项次序的排列方式对级数的和没有影响。

为了更好地理解绝对收敛，我们再来看一个例子：幂级数。

幂级数是指形如Σan*x^n的级数，其中an是系数，x是变量。

对于幂级数，当其收敛半径大于0时，它是绝对收敛的。

也就是说，无论我们如何排列幂级数的各项次序，只要收敛半径大于0，级数的和都是收敛的。

这就是绝对收敛的一个例子。

条件收敛和绝对收敛的区别在于级数项次序的影响。

条件收敛的级数的和在不同的项次序下可能会收敛到不同的值，而绝对收敛的级数的和在任意项次序下都是收敛到同一个值。

那么，为什么条件收敛和绝对收敛如此重要呢？这是因为在实际应用中，我们常常需要对级数进行求和。

如果一个级数是绝对收敛的，我们可以放心地任意改变级数的项次序，而不用担心和的变化。

然而，如果一个级数只是条件收敛的，我们在改变项次序时就需要小心，因为和可能会发生变化。

绝对收敛还有一个重要的性质：绝对收敛的级数的部分和序列是一个柯西序列。

柯西序列是指序列的任意两个元素之间的差可以任意小。

∞ n2 n2 故 ∑ ( 1 ) n n 收敛, 因此 ∑ ( 1 ) n n 绝对收敛. e e n=1 n =1
∞
x 例3-1 判定 ∑ ( 1 ) sin ( x > 0 ) 的敛散性 . n n =1 x x x n 解 因 un = ( 1 ) sin = sin ~ (n → ∞ ) n n n ∞ x ∞ 而 ∑ 发散,由比较法知 ∑ un 发散, n =1 n n =1
∑
∞
1
p
( p > 1) 收敛 ,
故
n =1
∑
∞
cos nx n
p
收敛, 从而
n =1
∑
∞
cos nx
n
p
绝对收敛 .
例2-2 证明 ∑
∞
sin nα n
4
n=1
绝对收敛 .
1 ∑ n 4 收敛 , n=1
∞
证 (1) 因 sin n α ≤ 1 , 而 n4 n4
故
n=1
∑
∞
sin n α n
∞
( 1 )n 1
问题:
n =1
∑ un与 ∑ un 敛散性的关系?
n =1
∞
∞
二,绝对收敛与条件收敛
1. 定义
()∑ un 绝对收敛: ∑ un 收 1 若 n =1 n =1 敛; (2 ∑ un 条件收敛: 若 ∑ un 收敛,但 ∑ un 发散. )
n =1 n =1 n =1 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
n→ ∞
lim S2 n = S ≤ u 1
2 再证 lim S2n1 = S
n→∞
又 lim S2 n + 1 = lim ( S2 n + u2 n + 1 ) = lim S2 n = S

第四节条件收敛与绝对收敛对于任意项级数J■ an ,我们已经给出了其收敛的一些判n =1别方法，本节我们讨论任意项级数的其他性质一条件收敛与绝对收敛。

定义10.5对于级数a n，如果级数'Ta n l是收敛的，我们称n =1n =1级数v a n绝对收敛。

n d如果-|a n |发散，但7 a n是收敛的，我们称级数7 a n条件收n =1 n =1n =1敛。

n 1条件收敛的级数是存在的，如、口n=1 n收敛级数可以看成是有限和的推广，但无限和包含有极限过程。

并不是有限和的所有性质都为无限和所保持。

大体说来，绝对收敛的级数保持了有限和的大多数性质，条件收敛的级数则在某些方面与有限和差异很大。

下面我们讨论条件收敛与绝对收敛的性质。

定理10.17绝对收敛级数必为收敛级数，反之则不然Q Q Q Q证明：设级数v a n收敛，即v |a n |收敛，由Cauchy收敛准n =1 n=1则，对_ ;0,存在N，当n>N时，对一切自然数p,成立着|a n 1 | |a n 2 I |a n p I —于是：|a ni a n.2 a n p 卩la nd L |a n 2 I Wn p 卜；Q Q再由Cauchy 收敛准则知a n 收敛。

n 丄n 1由级数-可看出反之不成立。

n=i n注：如果正项级数|a n |发散，不能推出级数】a n 发散。

n =1n=1但如果使用 Cauchy 判别法或 D 'Alembert 判别法判定出OQQ Q；'|a n |发散，则级数「a n 必发散，这是因为利用Cauchy 判 n =1n =1Q Q别法或D 'Alembert 判别法来判定一个正项级数、ja n |为发散 心时，是根据这个级数的一般项|a n |当n 》=时不趋于0，因此 Q QQ Q对级数J an 而言，它的一般项也不趋于零， 所以级数J an 发n =1n =1散。

例 6 判别级数 sin n 2 1 的敛散性.
n 1

例7
xn n ( x 0) 的敛散性. 判别级数 ( 1) n n 1


1 练习：1.判别级数 n ( x 0) 的收敛性. n 1 lg x
( 1)n an 发散， 练习： 2.设正数列{an}单调下降， 且
上述级数各项取绝对值后所成的级数是否收敛 ? 1 1 2) ; 1) ; n 1 n ! n 1 n
发散 收敛
二、绝对收敛与条件收敛
1、定义: 一般项为任意实数的级数称为任意项级数.
2、定理 若 | an |收敛,则 an 收敛.
n1 n1
1 证明 令 vn (an | an |) ( n N ), 则 vn 0, 且 vn | an |, 2
lim n 2 un 存在,证明:级数 un 收敛 . 二、若
n
n 1
b 3n 0. 三、证明:lim n n! a n
n

例2 讨论下列级数的敛散性 : 1 (4) ( 1) p n n 1
n
sin na (5) 2 n n 1 1 n (6) sin 2 n 1 n


如何判别任意项级数 an 的敛散性？
若收敛, 要指出是条件收敛还是绝对收敛. 一般步骤如下：1. lim an 0, 则级数发散. n 否则： 判别
n 1
(2) 当 1 时, 级数发散 ；
(3) 当 1 时, 级数敛散性需另行判定.
例2 讨论下列级数的敛散性 : n 1 (1) (1) ln n n 1
n
(n 1)! (2) ( 1) n 1 n n 1

u n
),


u 收敛. n
n1
n1
n1
绝对 收敛
收敛
上定理的作用：
任意项级数
正项级数

事实上：判定任意的常数项级数 a n 是否收敛，
n 1
可以用正项级数审敛法判定
a n
的收敛性,
n 1
若收敛，则原级数收敛,且绝对收敛.
用比较审敛法1/2/2’
若发散，则方法失效.
用比值/根值审敛法
(a 0).
六 、 判 别 下 列 级 数 是 否 收 敛 ?如 果 是 收 敛 的 ,是 绝 对 收
敛还是条件收敛?

1、 (1)n1
n
；
n1
3 n1
1
1
1
1
2、



；
ln 2 ln 3 ln 4 ln 5
(1)n
3、
.
n 2 n ln n

七 、 若 lim n 2 u n 存 在 , 证 明 : 级 数 u n 收 敛 . n n1
b 3n
八 、 证 明 : lim
0.
n n!a n
练习题答案
一 、 1、 p 1, p 1；
2 、 1 , 1 ( 或 lim u n 1 ), 1 . n un
二 、1、 发 散 ；
2、 发 散 .
三 、1、 发 散 ；
2、 收 敛 .
判定任意的常数项级数是否收敛可以用正项级数审敛法判定的收敛性用比较审敛法122若收敛则原级数收敛且绝对收敛
9-2 绝对收敛与条件收敛
1、交错级数及其审敛法 2、级数的绝对收敛与条件收敛

绝对收敛. 绝对收敛.
1 ⑵ ∑ ( −1) ln(1 + ) 由莱法, 知∑ a n收敛. n n =1 1 1 ∵ ln(1 + ) ~ , ∑ a n 发散. 条件收敛 n n
1 1 n 1 n 1 n an = n (1 + ) ⑶ ∑ ( − ) (1 + ) n 2 n =1 2 n 1 1 e n a = lim (1 + )n = >1 lim n n→ ∞ n→ ∞ 2 n 2
S
' 3m−2
=S
' 3m
1 1 1 1 ' + + → ln 2 ∴ S n → ln 2. 4m − 2 4m 2 2
例6. 级数 ∑ ( −1)n−1 1 = 1 − 1 + 1 − 1 + 1 ⋯ n =1 n 2 3 4 5 条件收敛. 条件收敛.
∞
先取p个正项, 再取q个负项. 级数重排： 级数重排：
+ − a n 收敛 ⇒ ∑ a n， a n收敛. ∑ ∑
+ − 且∑ a n = ∑ a n + ∑ a n ,
+ − an = ∑ an − ∑ an . ∑
② 对更序级数 ∑ bn
+ n − n
∵ ∑ b , ∑ b 分别是由∑ a , ∑ a 更序所得 ,
+ + − − ∴ ∑ bn 收敛且等于 ∑ a n ; ∑ bn 收敛且等于 ∑ a n . + − + − ∴ ∑ bn = ∑ ( bn − bn ) = ∑ a n − ∑ a n = ∑ a n 收敛. n =1 n =1 n =1 n =1 n =1 n =1 ∞ ∞ n =1 ∞ n =1 ∞ ∞ n =1 ∞ ∞ n =1 + n ∞ n =1 − n ∞

第四节 条件收敛与绝对收敛对于任意项级数∑∞=1n n a ,我们已经给出了其收敛的一些判别方法,本节我们讨论任意项级数的其他性质 — 条件收敛与绝对收敛;定义 对于级数∑∞=1n n a ,如果级数∑∞=1||n n a 是收敛的,我们称级数∑∞=1n n a 绝对收敛;如果∑∞=1||n n a 发散,但∑∞=1n n a 是收敛的, 我们称级数∑∞=1n n a 条件收敛;条件收敛的级数是存在的,如∑∞=+-11.)1(n n n收敛级数可以看成是有限和的推广,但无限和包含有极限过程;并不是有限和的所有性质都为无限和所保持;大体说来,绝对收敛的级数保持了有限和的大多数性质,条件收敛的级数则在某些方面与有限和差异很大;下面我们讨论条件收敛与绝对收敛的性质;定理 绝对收敛级数必为收敛级数,反之则不然.证明：设级数∑∞=1n n a 收敛,即∑∞=1||n n a 收敛,由Cauchy 收敛准则,对0>∀ε, 存在N,当n >N 时,对一切自然数p , 成立着ε<++++++||||||21p n n n a a a于是:≤++++++||21p n n n a a a ε<++++++||||||21p n n n a a a再由Cauchy 收敛准则知∑∞=1n n a 收敛;由级数∑∞=+-11)1(n n n 可看出反之不成立;注：如果正项级数∑∞=1||n n a 发散,不能推出级数∑∞=1n n a 发散;但如果使用Cauchy 判别法或D ’Alembert 判别法判定出∑∞=1||n n a 发散,则级数∑∞=1n n a 必发散,这是因为利用Cauchy 判别法或D ’Alembert 判别法来判定一个正项级数∑∞=1||n n a 为发散时,是根据这个级数的一般项|a n |当+∞→n 时不趋于0,因此对级数∑∞=1n n a 而言,它的一般项也不趋于零,所以级数∑∞=1n n a 发散;例 讨论级数∑∞=+++-11112)1(n p n nn n 的敛散性,如收敛指明是条件收敛或绝对收敛;解,当0≤p 时,由于∞→n lim ,0112≠++p nn n 所以级数发散. 当2>p 时, 因为∞→n lim 1/1112=++p pn n n n 而∑∞=11n pn收敛,所以原级数绝对收敛;当20≤<p 时,因u n –u n +1=ppn n n nn n )1()2(3)1(2+++-++=222222)1()2)(1()34()1)(44(p p p p n n n n nn n n n n +++++-+++>222222)1()2)(1()34()44(p p p p n n n n nn n n n n +++++-++=0)1()2)(1(222>+++p p p n n n n n故{u n }单调减少, 且∞→n lim0112=++p nn n 由Leibniz 判别法知∑∞=+++-11112)1(n p n nn n 收敛,显然∑∞=++1112n p nn n 发散,所以当20≤<p 时级数条件收敛; 前面已经指出,一个收敛级数不论是绝对收敛或条件收敛,将其项任意加括号后,得到的新级数仍收敛,这个性质称为收敛级数满足结合律;下面我们讨论收敛级数的交换律;设∑∞=1n n a 是一个级数,将级数项任意交换顺序,得到的新级数记为∑∞=1/n n a ,我们有下列定理:定理 设级数∑∞=1n n a 绝对收敛,则重排的级数∑∞=1/n n a 也是绝对收敛的,且其和不变;证明：先设∑∞=1n n a 是正项收敛的级数,此时有∑=mn na1/≤∑∞=1n n a =M , 对m =1,2,…, 均成立即正项级数∑∞=1/n na 的部分和数列有界,从而∑∞=1/n n a 收敛,且∑∞=1/n n a ≤∑∞=1n na而正项级数∑∞=1n n a 也可看成是∑∞=1/n n a 的重排, 从而也有∑∞=1/n na≤∑∞=1n na所以∑∞=1/n n a =.1∑∞=n n a对一般项级数∑∞=1n n a ,设∑∞=1||n n a 收敛记 u n =2||n n a a +, v n =2||nn a a -, n =1,2,…, 显然有 0||n n a u ≤≤, 0||n n a v ≤≤, ,,2,1 =n由比较判别法知正项级数∑∞=1n n u 与∑∞=1n n v 均收敛;因而重排后的级数∑∞=1/n n u 与∑∞=1n n v 也收敛,且有∑∞=1/n nu =∑∞=1n n u∑∞=1/n nv =∑∞=1n n v从而,级数∑∞=1/||n na =∑∞=+1//)(n nnv u 也收敛,即∑∞=1/n n a 绝对收敛,且有∑∞=1/||n na=∑∞=-1//)(n nnv u =∑∞=-1/n nu ∑∞=1/n n v=∑∞=1n n u –∑∞=1n n v =∑∞=-1)(n n n v u=∑∞=1n n a下面我们讨论条件收敛级数的重排: 定理Riemann 设∑∞=1n n a 是条件收敛级数, 则1 对任意给定的一个ξR ∈,必存在∑∞=1n n a 的一个重排∑/na使得∑∞=1/n n a =ξ;2 存在∑∞=1n n a 的重排级数∑∞=1/n n a 使∑∞=1/n n a =∞+或∞-证明：记 u n =2||n n a a +, v n =2||n n a a -n =1,2,…显然∑∞=1n n u ,∑∞=1n n v 都是正项级数,且有∞→n lim u n =∞→n lim v n =0易证得∑∞=1n n u 和∑∞=1n n v 均发散请读者自行证明现考察序列a 1, a 2,…, a n , …,用p m 表示数列中第m 个非负项,用Q m 表示其中的第m 个负项的绝对值;显然{p m }是{u n }的子列,{Q m }是{v n }的子列,{p m }为{u n }中删去了一些等于零的项后剩下的数列,因此 ∞→n lim p m =∞→n lim Q m =0=∑∞=1n n p +∞=∑∞=1n n Q我们依次考察p 1,p 2,…中的各项,设1m p 为其中第一个满足以下条件的项p 1+p 2+…+1m p >ξ再依次考察Q 1,Q 2…中的各项,设1n Q 是其中第一个满足以下条件的项;p 1+p 2+…+1m p –Q 1–Q 2–…–1n Q <ξ再依次考察 11+m p +21+m p +…中的各项,设2m p 是其中第一个满足以下条件的项;p 1+p 2+…+1m p –Q 1–Q 2–… –1n Q +11+m p +21+m p +…+2m p >ξ照此下去,我们得到∑∞=1n n a 的一个重排∑∞=1/n n a 如下p 1+p 2+…+1m p –Q 1–Q 2–…–1n Q+11+m p +21+m p +…2m p –11+n Q –…–2n Q +12+m p +…再分别用R k 与L k 表示级数∑∞=1/n n a 的末项为k m p 的部分和与末项为k n Q 的部分和,则有|R k –ξ|≤k m p , k =2,3,… 否则与k m p 的选取有矛盾; 同理有|L k –ξ|≤k n Q , k =1,2,3,…因为 ∞→k lim k m p =∞→k lim k n Q =0∴ ∞→k lim R k =∞→k lim L k =ξ因为级数∑∞=1/n n a 的任一部分和/n s 必介于某一对L k 与R k 之间,所以也应有∞→n lim /n s =ξ即 ∑∞=1/n n a =ξ2首先,任意选取一个严格单调上升并趋于+∞的实数,列{ξk }例如, 可选ξk =k ,k =1,2,…. 其次,用p k 表示序列{n a }中的第k 个非负项,用Q k 表示序列{n a }的第k 个负项,设p m 是p 1,p 2,…中第一个满足以下条件的项p 1+p 2+…+1m p >ξ1设1n Q 是Q 1,Q 2 ,…中第一个满足以下条件的项 p 1+p 2+…+1m p –Q 1–Q 2–…–1n Q <ξ1再依次考察11+m p +21+m p +…中的各项,设2m p 是其中第一个满足以下条件的项p 1+…+1m p –Q 1–…–1n Q +11+m p +…2m p >ξ2再依次考察11+n Q ,21+n Q …中各项,设2n Q 是其中第一个满足以下条件的项,p 1+…+1m p –Q 1–…–1n Q +11+m p +…2m p –11+n Q –…–2n Q >ξ2依次做下去,我们得到∑∞=1n n a 的一个重排∑∞=1/n n a , 这个重排级数满足条件.1/+∞=∑∞=n n a同样可以得到一个重排,使得.1/-∞=∑∞=n n a下面我们考察两个级数的乘积; 设∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 是两个级数,将∑∞=1n na ∑∞=1n n b 定义为下列所有项的和44342414433323134232221241312111b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a由于级数运算一般不满足交换律与结合律;所以这无穷多项如何排序是我们需要考虑的一个问题;事实上,上述无穷多项有很多的排序方式,下面我们介绍两种最常用的排序方式 对角线排序法和正方形排序法; 定义a 1b 1 a 1b 2 a 1b 3 a 1b 4 … a 2b 1 a 2b 2 a 2b 3 a 2b 4 … a 3b 1 a 3b 2 a 3b 3 a 3b 4 … a 4b 1 a 4b 2 a 4b 3 a 4b 4 … ………………………令c 1= a 1b 1, c 2= a 1b 2+ a 2b 1, c 3= a 1b 3+ a 2b 2+ a 3b 1, …… c n ==∑+=+1n j i j i b a a 1b n +a 2b n -1+…+a n b 1…………我们称∑∞=1n n c =∑∞=1(n a 1b n +a 2b n -1+…+a n b 1为级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 的Cauchy 乘积;a 1b 1 a 1b 2 a 1b 3 a 1b 4 … a 2b 1 a 2b 2 a 2b 3 a 2b 4 … a 3b 1 a 3b 2 a 3b 3 a 3b 4 … a 4b 1 a 4b 2 a 4b 3 a 4b 4 … ………………………令 d 1= a 1b 1, d 2= a 1b 2+ a 2b 2+ a 2b 1……………d n = a 1b n + a 2b n +…+ a n b n + a n b n -1+…+ a n b 1 ……………则级数∑∞=1n n d 称为级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 按正方形排列所得的乘积.定理 如果级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 均收敛,则按正方形排序所得的乘积级数∑∞=1n n d 总是收敛的,且∑∞=1k k d =∑∑∞=∞=11)()(k k k k b a证明：因为s n =∑=nk k d 1=∑=nk 1(a 1b k + a 2b k +…+ a k b k +a 2b k-1+…+a k b 1=∑=nk ka 1∑=nk k b 1=bn a n s s其中{a ns }与{b ns }分别为∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 的部分和,当记∞→n lim a n s =a s ,∞→n lim bn s =b s 时,有∞→n lim n d =a s b s所以级数∑∞=1n n d 收敛,且∑∞=1n n d =∑∞=1n na ∑∞=1n n b .但是两个收敛级数的Cauchy 乘积却不一定是收敛的;例如∑∞=1n n a =∑∞=+-1211)1(n n n与∑∞=1n n b =∑∞=+-1211)1(n n n这两个级数显然都是收敛,但它们的Cauchy 乘积的一般项为c n =－1n+1∑+=+11n j i ij显然 ≤ij 2j i +=21+n从而∑+=+11n j i ij≥∑+=++112n j i n >n n ⋅+12所以∞→n lim ,0≠n c 故∑∞=1n n c 发散.定理 如果级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 都绝对收敛,则它们的Cauchy 乘积∑∞=1n n c 和正方形排列所得的乘积∑∞=1n n d 都是绝对收敛的,且∑∞=1n n c =∑∞=1n n a ∑∞=1n n b证明: 设s n =∑=nk k c 1||=∑=nk 1|a 1b k +a 2b k-1+…+a k b 1|≤∑=nk k a 1||∑=nk k b 1||≤∑∞=1||k k a ∑∞=1||k k b由正项级数∑∞=1||k k c 的部分和数列有界知∑∞=1||k k c 收敛,又因为绝对收敛级数有交换律和结合律; 同理可证,∑∞=1n n d 绝对收敛所以∑∞=1n n c =∑∞=1n n d =∑∞=1n na ∑∞=1n n b .我们可以将上定理的条件适当放宽定理Mertens 设级数∑∞=1n n a 绝对收敛,级数∑∞=1n n b 收敛,记∑∞=1n n a =A, ∑∞=1n n b =B则它们的Cauchy 乘积∑∞=1n n c 也收敛, 且∑∞=1n n c =AB证明: 记A n =∑=n k k a 1, B n =∑=nk k b 1c n =a 1b n +a 2b n-1+…+a n b 1前n 项部分和s n =∑=nk 1(a 1b k +a 2b k-1+…+a k b 1= a 1B n +a 2B n-1+…+a n B 1当令n β=B －B n 时, n =1,2,… s n = a 1B n +a 2B n-1+…+a n B 1= a 1B –n β+a 2B –1-n β+…+a n B –1β = A n B –a 1n β +a 21-n β+…+a n 1β = A n B –R n下面我们估计R n = a 1n β+a 21-n β+…+a n 1β 因为序列{k β}趋于0,可设 |k β|≤M , ∈∀k N 取k 充分大使 |k β|<D2ε这里D>.||1∑∞=n n a 再取m 充分大,使∑∞+=1||m k k a <M 2ε,于是当N 充分大时,对上面取定的m 有|R n |≤|a 1||n β|+…+|a m ||1+-m n β|+|a m +1||m n -β|+…+|a n ||1β| <D D2ε⋅+M M2ε⋅=ε所以 n n R ∞→lim =0从而 AB B A s n n n n ==→∞→∞lim lim . 证毕. 定理Abel 定理设级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 都收敛,且∑∞=1n n a =A,∑∞=1n n b =B,∑∞=1n n c 是它们的Cauchy 乘积,如果∑∞=1n n c 收敛,其和为c ,则必有c B证明：在数列极限理论中,我们已经证明 如 n n A ∞→lim =A, n n B ∞→lim =B,n n c ∞→lim =c , 则AB nB A B A B A n n n n =+++-∞→1121lim当记∑==nk n n c s 1时,有c s n n =∞→lim 所以 c =∞→n limn1∑=nk ns1=∞→n lim n1 A 1B n +A 2B n-1+…+A n B 1 =AB.习题1、设级数∑∞=1n n a 与∑∞=1n n b 均绝对收敛,则它们的任意排序方法除了对角线方法与正方形方法得到的乘积级数∑n h也绝对收敛,且∑∞=1nnh=∑∞=1nna∑∞=1nnb2、设|x|<1,|y|<1, 求证: ∑∞=1(n x n-1+ x n-2y++y n-1=)1)(1(1yx--3、求证: ∑∞=0!nnnx∑∞=0!nnny=∑∞=+!)(nnnyx4、求证: ∑∞=0! 1n n∑∞=-!)1(nnn=15、求证: ∑∞=0nnq∑∞=0nnq=).1|(|)1(1)1(2<-=+∑∞=qqqnnn。

绝对收敛和条件收敛的区别绝对收敛和条件收敛的区别
一、区别一如图示给出：
二、性质不同：
1、绝对收敛：一般用来描述无穷级数或无穷积分的收敛情况，如果级数ΣUn各项的绝对值所构成的级数Σ|Un|收敛，则称级数ΣUn绝对收敛，级数ΣUn称为绝对收敛级数。

2、条件收敛：一种微积分上的概念。

如果级数ΣUn收敛，而Σ∣Un∣发散，则称级数ΣUn条件收敛。

三、经济学意义不同：
1、绝对收敛：是不论条件如何，穷国比富国收敛更快。

2、条件收敛：是技术给定，其他条件一样的话，人均产出低的国家，相对于人均产出高的国家，有着较高的人均产出增长率，一个国家的经济在远离均衡状态时，比接近均衡状态时，增长速度快。

四、计算规则不同：
1、绝对收敛：可以交换次序，可以相乘
2、条件收敛：相乘有限制条件，交换次序可以收敛到复平面上一条直线或整个复平面的任意一点。

什么是级数的绝对收敛和条件收敛下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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x x 1
判断 an an1 常用方法有： an (1) 证明 an an1 0 或 1. an1 ( 2) 令 an f ( n) , 对 f ( x )( x 1) 求导 , 由 f ( x ) 的
符号判断 f ( x ) 的增减性 , 从而得到 an 的增减性 .
级数收敛于和 s, 且s a1 . 余项 rn (an1 an 2 ), rn an1 an 2 ,
满足收敛的两个条件, rn an1 . 定理证毕.
例1 用Leibnitz 判别法判别下列级数的敛散性: 1 1 1 n 1 1 1) 1 ( 1) 收敛 2 3 4 n 1 1 1 n 1 1 收敛 2) 1 ( 1) 2! 3! 4! n!


(绝对收敛)
kn B 例 5 级数 ( 1) ( k 0 ) __________ _. 2 n n1
n
(A) 发散. (B) 条件收敛. (C) 绝对收敛. (D) 敛散性与 k 有关 .
说明 若级数 an 与 bn 一个绝对收敛一个条件收敛,
n 1 n 1


又 s2 n a1 (a2 a3 ) (a2 n 2 a2 n1 ) a2 n a1
数列 { s2 n }是有界的 ,
n
lim s2 n s a1 .
n
s2 n1 lim( s2 n a2 n1 ) s, lim a2 n1 0, lim n n
n1

an1 若极限 lim | | (或 lim n | an |) 有确定意义 , n n an
则 (1) 当 0 1 时, 级数绝对收敛;

绝对收敛与条件收敛绝对收敛和条件收敛是数学分析中非常重要的概念。

在实际问题中，经常会遇到需要收敛的数列或级数，而如何确定这个数列或级数是否收敛，则成为数学分析中的重要问题。

其中，绝对收敛和条件收敛是判断这个问题的两个重要的方法。

一、绝对收敛对于一个实数数列或级数，如果它的每一项的绝对值都是收敛的，则这个数列或级数就称为绝对收敛。

例如，数列{(-1)^(n-1)/n^2}是收敛的数列，但数列{|(-1)^(n-1)/n^2|}是绝对收敛的数列。

绝对收敛是一种比收敛更强的收敛形式。

如果一个数列或级数是绝对收敛的，那么它一定是收敛的。

这个结论与我们在初等数学中学习到的类似：如果一个函数在某个点处收敛，那么它在那个点处连续。

绝对收敛的一些性质如下：1. 如果一个级数绝对收敛，则它的任何子级数也是绝对收敛的。

二、条件收敛可以看出，条件收敛是一种相对于绝对收敛而言比较弱的收敛形式。

有时，人们会采用条件收敛而不是绝对收敛，这是因为在实际问题中，绝对收敛有时并不容易得到，而条件收敛比较容易计算。

2. 如果一个级数是条件收敛的，则它有可能不满足重排序定理，即改变它的项的顺序可能导致级数的收敛性质发生变化。

对于一个实数数列或级数，如果它是绝对收敛的，那么它一定是收敛的。

这个结论我们已经讨论过。

反过来说，对于一个实数级数，如果它是收敛的但是不绝对收敛，那么我们无法对它进行简单的变换，而不改变它的收敛性质。

这是因为如果它的每一项的绝对值级数发散，则它的收敛速度很慢，每项的大小相差很大，所以很难做出更多的结论。

绝对收敛和条件收敛的关系，可以用下面这个定理来简要概括。

定理：若级数收敛，则它必定能通过“有限个足够小的项”加减换位，使得该级数变成收敛的绝对收敛级数。

这个定理的意思是，任何收敛的级数都能通过“有限个足够小的项”加减来换位，变成一个绝对收敛的级数。

由于绝对收敛比条件收敛要强，因此，我们可以得到一个结论：对于一个收敛的级数，如果它是条件收敛的，则它一定可以通过换项变成一个绝对收敛的级数。