最新微积分第七章无穷级数.pdf
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1、 微 积 分 第 七 章 无 穷 级 数 精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 第七章 无穷级数 一、本章的教学目标及基本要求:(1)理解常数项级数收敛、发散以及收敛级数的和的概念,掌握级数的基本性质和收敛的必要条件。(2)掌握几何级数与 p级数的收敛性。(3)会用正项级数的比较审敛法、比值审敛法和根值审敛法,掌握正项级数的比值审敛法。(4)会用交错级数的莱布尼茨定理。(5)了解无穷级数绝对收敛与条件收敛的概念,以及绝对收敛与条件收敛的关系。(6)了解函数项级数的收敛域及和函数的概念。(7)掌握幂级数的收敛半径、收敛区间及收敛域的求法。(8)了解幂级数在其
2、收敛区间内的一些基本性质,会求一些幂级数在收敛区间内的和函数,并会由此求出某些数项级数的和。(9)了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件。(10)掌握函数 Skip Record If.的麦克劳林展开式,会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。(11)了解傅氏级数的概念以及函数展开成傅氏级数的狄利克雷定理,会将定义在 Skip Record If.上 的函数展开成傅氏级数,会将定义在 Skip Record If.上的函数展开成正弦级数与余弦级数,会写出傅氏级数的和的表达式。二、本章教学内容的重点和难点:重点:无穷级数的收敛与发散,正项级数的审敛法,幂级数的收敛半径与收敛区间的求法 难点:正项级
3、数的审敛法,幂级数展开,傅立叶级数展开 7.1 常数项级数的概念及性质 一、内容要点 1、常数项级数概念:常数项级数、部分和、级数的收敛与发散、余项;2、收敛级数的基本性质及收敛的必要条件:性质 1:若级数 Skip Record If.收敛于和 s,则级数 Skip Record If.也收敛,且其和为 ks(证明)性质 2:若级数 Skip Record If.、Skip Record If.分别收敛于和 s、,则级数 Skip Record If.也收敛,且其和为 s(证明)性质 3:在级数中去掉、加上或改变有限项,不会改变级数的收敛性(证明)性质 4:若级数 Skip Record I
4、f.收敛,则对这级数的项任意家括号后所成的级数仍收敛,且其和不变(证明);的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 性质 5(级数收敛的必要条件):若级数 Skip Record If.收敛,则它的一般项 un趋于零,即 Skip Record If.(证
5、明);一、概念 定义:设已给定数列 Skip Record If.,Skip Record If.,Skip Record If.,称形式加法 Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+为无穷项数项级数.简称数项级数,又称级数.记为 Skip Record If.,即 Skip Record If.=Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+,其中称 Skip Record If.为一般项.将其前 Skip Record If.项的和:Skip Record If.=Skip Recor
6、d If.+Skip Record If.+Skip Record If.称为级数的前 Skip Record If.项的部分和,或简称部分和.注 1:由上我们便得到一个数列 Skip Record If.,Skip Record If.,Skip Record If.,从形式上不难知道 Skip Record If.=Skip Record If.,以前我们学过数列的收敛与发散,进而就不难得出级数的收敛与发散的概念.换而言之,有限个数相加为一数,无穷多个数相加是否仍为一个数呢?定义:当 Skip Record If.时,若部分和数列 Skip Record If.有极限 Skip Recor
7、d If.,即 Skip Record If.=Skip Record If.,就称常数项级数 Skip Record If.收敛,且称 Skip Record If.为其和,并记为:Skip Record If.=Skip Record If.+Skip Record 的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学
8、习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 If.+Skip Record If.+,若数列 Skip Record If.没有极限,就称 Skip Record If.发散.注 1:当级数收敛时,其部分和 Skip Record If.又可看成为 Skip Record If.的近似值.两者之差 Skip Record If.=Skip Record If.+Skip Record If.+称为级数 Skip Record If.的余项.用Skip Record If.代替 Skip Record If.所产生的误差就是它的绝对值,即 Skip Record If.注 2:到目
9、前为止,已了解的级数的基本概念,特别了解了级数 Skip Record If.的收敛与发散性(敛散性)是由其部分和数列 Skip Record If.的敛散性所决定的.确切地说,两者敛散性是相同的.为此,可把级数看成是数列的一种表现形式.如设 Skip Record If.为一数列,令 Skip Record If.=Skip Record If.,Skip Record If.=Skip Rec ord If.,Skip Record If.=Skip Record If.,Skip Record If.,则 Skip Record If.这样就由一数列产生一个级数.可见数列与级数可以相互转
10、化.例 1 讨论一个简单级数 几何级数(等比级数):Skip Record If.的敛散性.其中 Skip Record If.解:我们先考虑其部分和:Skip Record If.=Skip Record If.利用中学知识,得 Skip Record If.=Skip Record If.(Skip Record If.时)(I)当 Skip Record If.时,由于 Skip Record If.=Skip Record If.=Skip Record If.,故几何级数收敛,且收敛于 Skip Record If.的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级
11、数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16(II)当 Skip Record If.时,由于 Skip Record If.=Skip Record If.不存在,故此时几何级数发散.(III)当 Skip Record If.时,此时几何级数为:Ski p Record If.,Skip Record If.Skip Re
12、cord If.=Skip Record If.Skip Record If.(Skip Record If.)此时级数发散.(IV)当 Skip Record If.时,级数为 Skip Record If.,Skip Record If.Skip Record If.=Skip Record If.,Skip Record If.不存在.故此时级数发散.Skip Record If.综上所述,几何级数在 Skip Record If.时收敛,在 Skip Record If.时发散.例 2 证明级数 Skip Record If.收敛.证:首先,由于 Skip Record If.Skip
13、 Record If.Skip Record If.=Skip Record If.Skip Record If.=Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.=Skip Record If.=Skip Record If.Skip Record If.Skip Record If.=Skip Record If.Skip Record If.原级数收敛,且收敛于 Skip Record If.例 3 证明调和级数 Skip Record If.发散.证:Skip Record If.=Skip Record I
14、f.=Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.Skip Record If.Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.=Skip Record If.=Skip Record If.=Skip Record If.当 Skip Record If.时,Skip Record If.显然 Skip Record If.不存在.故原级数发散.的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内
15、的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 一、性质 性质 1:(收敛的必要条件)收敛的级数的一般项极限为 0.即 Skip Record If.收敛,则 Skip Record If.证:设 Skip Record If.收敛于 Skip Record If.即 Skip Record If.=Skip Record If.Skip Record If.Skip Record If.注 1:若反之,则不一定
16、成立.即 Skip Record If.,原级数 Skip Record If.不一定收敛.如调和级数 Skip Record If.发散,但 Skip Record If.注 2:收敛的必要条件常用来证明级数发散.即若 Skip Record If.,则原级数 Skip Record If.一定不收敛.性质 2:在级数前增加或去掉有限项,不改变级数的敛散性.但在级数收敛时,其和可能改变.证:Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+的部分和序列为 Skip Record If.Skip Record If.+Skip Record If.
17、+Skip Record If.+的部分和序列为 Skip Record If.则 Skip Record If.,由于 Skip Record If.为有限数,则 Skip Record If.为一个有限数.则 Skip Record If.与 Skip Record If.同敛散.若原级数收敛,则 Skip Record If.=Skip Record If.=Skip Record If.则 Skip Record If.收敛.即 Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+收敛 的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛
18、法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 若原级数发散,则 Skip Record If.不存在,故 Skip Record If.也不存在.则 Skip Record If.发散.即 Skip Record If.+Skip Record If.+Skip Record If.+发散.性质 3:若级数 Ski
19、p Record If.收敛于 Skip Record If.,则它的各项都乘以一常数 Skip Record If.所得的级数 Skip Record If.收敛于Skip Record If.即 Skip Record If.=Skip Record If.Skip Record If.性质 4:若级数 Skip Record If.和 Skip Record If.分别收敛于 Skip Record If.和 Skip Record If.,则级数 Skip Record If.收敛于Skip Record If.注 1:Skip Record If.称为级数 Skip Record I
20、f.与 Skip Record If.的和与差.注 2:若级数 Skip Record If.和 Skip Record If.之中有一个收敛,另一个发散,则 Skip Record If.发散.若两个都发散,情况又如何呢?思考.性质 5:收敛级数加括号后(不改变各项顺序)所产生的级数仍收敛于原来级数的和.注 1:这里所谓加括号,就是在不改变各项的顺序的情况下,将其某 Skip Record If.项放在一起作为新的项,而产生的级数.当然,加括号的方法是有无穷多种的.注 2:若级数在加括号后所得的级数发散,那么原级数发散.但是,某级数在加括号后所得的级数收敛,则原级数未必收敛.也就是说:发散的
21、级数加括号后可能产生收敛的级数.例如:Skip Record If.是发散的,但 Skip Record If.是收敛的.的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 注 3:由此知,级数加括号与不加括号时的敛散性是不尽相同的,后面我们要讲它们有相同敛散性时的
22、情况.例 4 判别级数 Skip Record If.的敛散性.解:因级数 Skip Record If.与级数 Skip Record If.均收敛,由性质4 可知 Skip Record If.=Skip Record If.+Skip Record If.收敛.7.2 常数项级数的审敛法 一、内容要点 正项级数及其审敛法:1正项级数的概念;2基本定理:正项级数 Skip Record If.收敛的充分必要条件是:它的部分和数列 sn 有界(证明)3比较审敛法:设 Skip Record If.和 Skip Record If.都是正项级数,且un vn(n=1,2,)若级数 Skip R
23、ecord If.收敛,则级数 Skip Record If.收敛;反之,若级数 Skip Record If.发散,则级数 Skip Record If.发散(证明)推论:设 Skip Record If.和 Skip Record If.都是正项级数,如果级数 Skip Record If.收敛,且存在自然数 N,使当 n N 时有 un kvn(k 0)成立,则级数 Skip Record If.收敛;如果级数 Skip Record If.发散,且当 n N 时有 un kvn(k 0)成立,则级数 Skip Record If.发散 4比较审敛法的极限形式:设 Skip Record
24、 If.和 Skip Record If.都是正项级数,(1)如果 Skip Record If.,且级数 Skip Record If.收敛,则级数 Skip Record If.收敛;(2)如果 Skip Record If.或 Skip Record If.,且级数 Skip Record If.发散,则级数 Skip Record If.发散(证明)5比值审敛法(达朗贝尔判别法):设 Skip Record If.为正项级数,如果 Skip Record If.,则当 1(或 Skip Record If.)时级数发散;=1 时级数可能收敛也可能发散(证明);6根值审敛法(柯西判别法)
25、:设 Skip Record If.为正项级数,如果 Skip Record If.,则当 1(或 Skip Record If.)时级数发散;=1 时级数可能收敛也可能发散(证明);的比较审敛法比值审敛法和根值审敛法掌握正项级数的比值审敛法会用交错级数的莱布尼茨定理了解无穷级数绝对收 半径收敛区间及收敛域的求法了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质会求一些幂级数在收敛区间内的和函数并会 简单函数间接展开成幂级数了解氏级数的概念以及函数展开成氏级数的狄利克雷定理会将定义在上的函数展开成氏级精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢16 7极限审敛法:设 Skip R
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