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05 Alternating Series

交替级数是其项交替为正和负的序列,形如:

通项公式为: bn is a positive number. (In fact, bn = | an |.)

- 1. 每一项单调递减 - 2. 每一项趋于零

偶数部分和 s2​, s4, s6​... 递增(指的是相对前一个偶数部分和递增,下同),奇数部分和 s1​, s3​, s5​... 递减。由于每一项都在变小,我们可以合理推测这两组部分和都会趋近于同一个数,也就是交错级数的和。

偶数部分和是递增的,是因为每次添加一个正项后,下一个部分和就会增加。例如,从 s1 到 s2​ 减去了一个负项 b2,所以 s2s2​;从 s4​ 到 s6​ 又减去了一个负项 b4,所以 s6>s4​;以此类推。因此,偶数部分和总是先减去一个负项,然后再加回一个正项,所以它们是递增的。

Estimating Sums

对于这样的级数,部分和 sn​ 可以用来近似总和 s,并且误差的绝对值小于等于第一项被忽略的项 bn+1​,即 ∣Rn∣=∣s−sn∣≤bn+1​。换句话说,如果我们要用部分和 sn​ 来近似总和 s,那么误差的绝对值不会大于 bn+1

交错级数的总和 s 实际上是无限个项的和,而部分和 sn​ 只包含了前 n 项。因此,bn+1 是尚未加入到部分和 sn​ 中的下一项。

Note 使用部分和 sn​ 来近似总和 s 的误差小于或等于第一项被忽略的项 bn+1​ 的规则只适用于满足交错级数估计定理条件的交错级数。对于其他类型的级数,这个规则可能不适用。这意味着如果你尝试使用相同的方法来估计非交错级数的和,可能会得到错误的结果或者无法保证误差的大小。因此,在应用这个规则之前,必须确保级数符合交错级数的条件。