考研数学 级数(数学分析第十二章数项级数)
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系列知识的学习一直被认为是学习中的一个难点。主要原因是这部分的概念和方法都非常抽象,操作起来比较困难。面对话题,我不知所措,不知道如何开始讨论。本文试图对几条知识进行梳理,为同学们提供一个可行的思路。
从广义上讲,级数部分主要考察数值级数和函数项级数。数值级数部分主要考察级数的收敛性和发散性。功能项系列部分涉及求和和展开。第三,一年级的学生也考察了傅里叶级数,二年级的学生没有考察该级数。
数值级数,顾名思义,就是数列的总称。数值序列大致可分为两类进行研究。一是正项级数,一般项都是正数;另一种是通项级数,通项为正数。数字可以是正数,也可以是负数,特殊的是交错数列,一般术语是由正数和负数交叉组成。每一类级数都有相应的收敛判断方法。
阳性系列是检查的重点。一号和三号的同学主要关注级数收敛发散的判断方法,但出题的侧重点不同。第三名的学生主要侧重于选择题和填空题。除了考小题外,一号的学生也会用判别法,主要是比较试验法和收敛法来考查大题。总之,一号的学生要求更高。正数列的主要收敛方法有:比较收敛法(常借助p级数)、比率收敛法(比较数列本身前后的项,适用于带阶乘项的一般正数列)和激进的Value-based法收敛法(级数本身前后项的比较,适用于正项包含n次方的一般级数)。一般来说,比较收敛法体现的是利用已知的收敛级数和发散级数来区分未知数,而比值收敛法和根值收敛法则主要涉及到自己做好本职工作,靠自己的努力。
一般来说,项序列的收敛判断需要遵循一定的步骤。首先,计算通用项的极限。如果通项的极限不为0,则级数必定发散;如果通项的极限为0,仅说明级数有收敛的可能,但不能判断立即收敛(反例:调和级数),则需要进一步判断。如何判断?需要对级数的通项加上绝对值,使一个通项级数成为正项级数,即由正项级数所确定的三个收敛性的方法来确定收敛性。如果收敛,则此时级数收敛,称为绝对收敛。如果发散,需要去掉绝对值,看通项级数本身的收敛性和发散性;如何判断通项级数的收敛性和发散性?此时有两个方向。一是看该级数是否为交错级数。如果是交错级数,则用莱布尼兹条件来判断收敛性。如果收敛,则称级数条件收敛;如果是交错级数,但不满足莱布尼茨条件,或者级数是统称级数但不是交错级数,那么一般需要考虑定义方法来确定收敛性。所谓定义法就是先计算级数的前n项之和,然后对n项之和取极限。如果存在极限,级数收敛。如果不存在极限,则级数发散。
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