级数研究的是无穷多个数相加的和的存在性,若和是无穷,则研究无意义。判断级数敛散性的方法有以下几种:
1. **无穷级数概念**:级数是无穷多个数相加的和,如级数为:a1 + a2 + a3 + ...。若级数存在和,则称为收敛级数;若不存在和,则称为发散级数。
2. **收敛的必要条件**:级数收敛的必要条件是其通项(第n项)为无穷小。如果通项的极限不等于0或不存在,级数发散。
3. **调和级数发散**:调和级数为1 + 1/2 + 1/3 + ...,通过比较调和级数与曲边梯形面积,可直观证明其发散。
4. **求和与极限**:通过求前n项和的极限来判断级数是否收敛。若极限存在,级数收敛;若极限不存在,级数发散。
**正项级数**:
- **定义**:正项级数的每一项都是非负的。
- **收敛性判断**:正项级数的前n项和形成单调递增数列。若存在上界,即级数收敛;若无上界,即级数发散。
**比较判别法**:
- **原理**:比较级数的通项与另一个已知收敛或发散的级数通项的相对速度。
- **应用**:通过比较级数通项与标准级数通项的极限速度,判断原级数的收敛性。如通项速度较慢的级数收敛,则原级数收敛;通项速度较快的级数发散,则原级数发散。
**比较级数常用**:
- **等比级数**(几何级数)和**P级数**是常用的参照级数。
**总结**:级数研究的核心是判断和的存在性。正项级数的判断通过比较判别法简化问题。选择合适的参照级数是关键。理解级数的基础概念和收敛的必要条件是学习级数的关键。