判断级数的敛散性通常有以下几种方法:
通项极限检验
如果级数的通项 \(a_n\) 趋于零(\(\lim_{n \to \infty} a_n = 0\)),则进入下一步。
如果通项不趋于零,则级数发散。
比较判别法
将待判定的级数与已知的收敛或发散的级数进行比较。
如果待判定的级数的通项 \(a_n\) 小于等于已知级数的通项 \(b_n\)(\(a_n \leq b_n\) 对所有 \(n\) 成立),并且 \(\sum b_n\) 收敛,则 \(\sum a_n\) 也收敛。
如果 \(\sum a_n\) 发散,则不能由此得出 \(\sum b_n\) 的敛散性。
比值判别法
计算级数的相邻两项之比的极限 \(\lim_{n \to \infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}\)。
如果该极限小于1,则级数收敛;如果大于1,则级数发散;如果等于1,则无法判断。
根值判别法
计算级数的通项的 \(n\) 次方根的极限 \(\lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}\)。
如果该极限小于1,则级数收敛;如果大于1,则级数发散;如果等于1,则无法判断。
积分判别法
将级数表达为函数的积分形式,判断积分是否收敛。
Abel判别法
将级数分解为两个部分:一个收敛的数列和一个单调有界的数列,判断其收敛性。
狄利克雷判别法
将级数分解为两个部分:一个单调有界的数列和一个部分和的数列,判断其收敛性。
交错级数的莱布尼茨判别法
对于交错级数 \(\sum (-1)^n u_n\),如果 \(\{u_n\}\) 单调递减且趋于0,则级数收敛。
特殊级数的敛散性
常值级数:如果通项趋于0,还需进一步判断是否为正项级数,然后使用比值审敛法或根值审敛法。
几何级数:等比级数,如果公比的绝对值小于1,则级数收敛。
调和级数:是发散的。
以上方法可以帮助我们判断一个级数的敛散性。需要注意的是,有些级数可能需要结合多种方法来判断其敛散性