知识点

绝对收敛与条件收敛

定义

对一般级数 ∑un\sum u_n(unu_n 可正可负),考察各项取绝对值后得到的正项级数 ∑∣un∣\sum|u_n|:

  • 若 ∑∣un∣\sum|u_n| 收敛,则称 ∑un\sum u_n 绝对收敛;
  • 若 ∑un\sum u_n 收敛,但 ∑∣un∣\sum|u_n| 发散,则称 ∑un\sum u_n 条件收敛。

定理:若级数 ∑un\sum u_n 绝对收敛,则 ∑un\sum u_n 必定收敛。

证明

令

vn=12(un+∣un∣),v_n=\frac12\bigl(u_n+|u_n|\bigr),

则 0≤vn≤∣un∣0\le v_n\le|u_n|。由 ∑∣un∣\sum|u_n| 收敛及比较审敛法,∑vn\sum v_n 收敛。又 un=2vn−∣un∣u_n=2v_n-|u_n|,由收敛级数的线性性质,∑un\sum u_n 收敛。

例如,∑(−1)n−1n2\sum\dfrac{(-1)^{n-1}}{n^2} 绝对收敛,因为 ∑1n2\sum\dfrac1{n^2} 是 p=2p=2 的收敛的 pp 级数;∑(−1)n−1n\sum\dfrac{(-1)^{n-1}}{n} 条件收敛。判断条件收敛要两步:先证原级数收敛,再证绝对值级数发散。

探索

原级数与绝对值级数如何不同?

比较交错调和级数及其绝对值级数。

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题集

练习

  1. 级数 ∑n=1∞(−1)n−1n\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n-1}}{n} 属于:

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    un=1nu_n=\dfrac1n 单调递减趋于 00,由莱布尼茨定理级数收敛;但 ∑1n\sum\dfrac1n 是调和级数,发散。所以是条件收敛。