交错级数的判别法

交错级数就是正项与负项交错出现的级数。它的判别法是,如果一般项的绝对值 |an| 单调下降且极限为 0,则级数收敛。

1,交错级数:

n=1(1)n1an=a1a2+a3a4+, an0

2,定理(莱布尼茨判别法):

交错级数 n=1(1)n1an, an0

满足:limnan=0an+1an}n=1(1)nan 收敛

证明:

s2=a1a2o

 s4=a1a2+a3a40,  s4s2(因: a3a40

 s2ns2(n1)

s2n 单调增加, s2n0

又因:s2n=a1a2+a3a4++a2n1a2n

 =a1(a2a3)(a4a5)(a2n2a2n1)(a2n)

 a1

s2n 有上界a1

{s2n} 有极限 s(单调有界数列)

limns2n+1

=limn(s2n+(1)2na2n+1)

=limns2n+limna2n+1

=s

所以,s2ns2n+1 都有同一极限s,得 sn 有极限 s

例1,证明 n=1(1)n1n 收敛

证明:limn1n=01n+1<1n}n=1(1)n1n 收敛

例2,证明 n=1(1)n1n 收敛

例3,判断级数 (1)n+1n21+n3 是否收敛

解答:

limnan=limnn21+n3=o

如何证明 an+1an?f(x)=x21+x3

f(x)=2x(1+x3)3x2x2(1+x3)2

=2x+2x43x4(x3+1)2

=2xx4(x3+1)2

=x(2x3)(x3+1)2

x3<2f(x) 单调增加

x3>2f(x) 单调减少

所以,只要 n2n2n3+1 单调递减

(n+1)2(n+1)3+1n2n3+1

an+1an(n2)

级数收敛

3,判断 an+1an 的方法:

(1)直接计算(直接比较)

(2)an=f(n),用f(x) 来判断

4,交错级数的误差:|ssn|an+1

s=n=1(1)n+1an,则 sn=k=1n(1)k+1ak,所以:

|ssn|

=|k=n+1(1)k+1ak|

=an+1an+2+an+3

=an+1(an+2an+3)()+

an+1