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高等數學——無窮級數

概述

無窮級數是表示函式研究函式性質以及進行數值計算的一種工具。著重討論如何將函式展開成冪級數和三角級數的問題

本章包括常數項級數的概念和性質常數項級數的審斂法冪級數函式展開成冪級數函式的冪級數展開式的應用函式項級數的一致收斂性及一致收斂級數的基本性質傅立葉級數一般周期函式的傅立葉級數

1、常數項級數的概念和性質

人們認識事物在數量方面的特徵,往往有一個由近似到精確的過程。在這種認識過程中,會遇到由有限個數量相加到無窮多個數量相加的問題

一般地,如果給定一個數列u1,u2,u3,,un,,那麼由這數列構成的表示式

u1+u2+u3++un+叫做常數項無窮級數(簡稱常數項級數),記為i=1ui,其中un叫做級數的一般項

常數項級數的前n項的和sn=u1+u2+u3++un=i=1nuisn稱為級數的部分和。當n依次取1,2,3時,它們構成一個新的數列(稱為級數的部分和數列)。根據這個數列有沒有極限,我們引進無窮級數的收斂與發散的概念

級數的部分和數列{sn}如果有極限s,那麼稱無窮級數i=1ui收斂,這時極限s叫做這個級數的和,且

s=u1+u2+u3++un+

當級數收斂時部分和sn級數的和s的近似值,它們之間的差值為rn=ssn叫做級數的餘項。用近似值sn代替和s所產生的誤差是這個餘項的絕對值,即誤差是|rn|

級數與數列(部分和數列)有著緊密的聯絡。給定級數就有與之對應的部分和數列;反之,給定數列,就有以該數列為部分和數列的級數

按定義,級數與部分和數列同時收斂或同時發散(就是這麼定義的)。如果收斂,則有i=1ui=limnsn=limni=1nui

i=0aq

i叫做等比級數(又稱為幾何級數),其中a0q叫做級數的公比。等比級數在公比|q|<1時收斂,在公比