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交错级数

非正项级数一般使用以下步骤尝试进行求解:

  • 优先判断是否绝对收敛:正项级数判别法。
  • 判断是否条件收敛:Leibniz 判别法、Dirichlet 判别法、Abel 判别法。
  • 不满足条件收敛任何一条判别法,尝试判断发散:不满足收敛必要条件、柯西收敛准则逆否命题。

绝对收敛与不收敛

  • \(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} \frac{\cos \frac{n\pi}{3}}{n(\ln n)^2 + 1}\)
  • \(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} (-1)^{n-1} \frac{e^n \cdot n!}{n^n}\)

条件收敛

Leibniz 判别法需要两个条件:交错+单调递减,其中交错非常容易判断,而单调递减可以考虑前后相减/相除或者求导的方法。

  • \(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} (-1)^n \sin \frac{\pi}{n}\)
  • \(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{n^{1 + \frac{1}{n}}}\)

三角交错级数

注意善于正向和逆向地使用 三角函数和差公式 中的结论。

  • 课本例题:\(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} \sin (\pi \sqrt{n^2 + 1})\)
  • 课后题:\(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} \sin (\pi\sqrt{n^2 + 4})\)
  • 课后题:\(\sum\limits_{n = 1}^{+\infty} \sin \left( n\pi + \frac{1}{n^2} \right)\)