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03 The Integral Test and Estimates of Sums

求和: 图像为: 排除第一个,计算剩下的和(反常积分 ch 7.8),有:

因此,部分和是有界的,由于所有的项都是正数,部分和是递增的(单调递增)。结合之前的结果,我们可以使用单调序列定理来证明部分和是收敛的,所以整个级数也是收敛的。

例 2 部分和越来越大

由于反常积分发散 所以整个级数发散。

此外,f 不必总是递减。重要的是 f 最终会减少,也就是说,当 x 大于某个数字 N 时,f 会减少。

当 p>1 时,随着 n 的增大,每一项 1/n^p 会以足够快的速度衰减至零,使得级数的部分和最终收敛到一个有限值。相反,当 p≤1 时,1/n^p 变得非常缓慢地下降,导致级数的部分和不会收敛到一个有限值,而是无限增加。

Note 我们不应该从积分测试中推断出级数之和等于积分的值。 积分测试只能告诉我们级数是否收敛或发散,而不能给出级数的确切和。积分的和在上确界和下确界中的面积,也就是积分的和是无限逼近,近似值,而不是确切的值。

Estimating the Sum of a Series

部分和 Sn 是一个对 S (S 为级数的和)的精确值。 但,有多近似才是好的呢?为了找到这个近似,需要估计余数(除了 Sn 剩下的部分)的大小: 余数 Rn 是当 Sn(前 n 项之和)用作总和的近似值时产生的误差

例:Rn 指的是矩形面积相加的结果