我們繼續聊級數,這次我們的主角是:
我們上次講到了發散和收斂,那這個級數究竟是發散的還是收斂的呢?
你一看,我的老天,這也太難了吧,我根本看不懂。
莫慌,我們還是用老辦法,一步一步來分析:
我們化簡一下,可以得到:
我們展開上面那個通式後,發現依然毫無頭緒,在這個異常複雜的數學表達式裡,它究竟蘊含着怎樣的秘密呢?
于是,我們需要理所應當地引入一些數學工具了:首先,為了簡化上面那個級數的研究内容,我們定義出一些新的東西來方便描述它:
An的意思是“數列”,它把這個複雜的東西包括進去了
我們姑且把這個稱為交錯因子
這個交錯因子有什麼用呢?我給大家舉個例子:
我們引入收斂域和收斂半徑的概念:
什麼是收斂域呢?舉個例子,你就明白了:
我們代-1到1之間的所有實數用可以使得上式成立,可是你假如超過了上面這個範圍就不成立了:
我們就把(-1,1)稱為上面這個級數的收斂域
上面的級數隻有在這個範圍内才是收斂的
那收斂半徑R又是什麼呢?
關于收斂半徑R,大家先簡單理解為收斂域的左右端點值(正的那個1)。
怎麼求這個收斂半徑呢,今天我隻請出大數學家達朗貝爾來描述這個問題。
達朗貝爾(1717~1783),法國數學家,哲學家。1717 年11月 17 日生于巴黎,1783年10月29日卒于同地。他是聖讓勒隆教堂附近的一個棄嬰 ,被一位玻璃匠收養,後來這個教堂的名字就成了他的教名 。達朗貝爾在數學、力學和天文學等許多領域都作出了巨大的貢獻。————百度百科
達朗貝爾說道,我有一個定理,能幫你求出收斂半徑:
達朗貝爾定理
于是,我們用上這個公式,進行計算:
收斂半徑R:
我們現在得到了收斂域(-1/3,1/3), 你說道——這就是收斂域!
然而,萊布尼茲又出來說話了:我們必須考慮臨界的端點位置,數學是嚴謹的,你這個收斂域很可能缺少了東西。
既然如此,我們不得不帶進去看一下實際情況。當x=-1/3時:
這個級數是發散的,所以不能取端點。
而
我們萊布尼茲交錯級數判别法:
則在這一點是收斂的。
所以,我們得到了真正的收斂域:
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