calculus

収束

数列や級数は有限の極限に近づくならば収束する。そうでなければ発散する。収束判定法によってどちらの場合かを判定する。

収束とは、数列や級数が有限の極限に近づくことを表す。

数列:任意の ε>0\varepsilon > 0 に対して、ある NN が存在して n>Nn > N のすべての nn で ∣an−L∣<ε|a_n - L| < \varepsilon となるとき、{an}\{a_n\} は LL に収束する。

級数:部分和 SnS_n が収束するとき、∑an\sum a_n は収束する。

標準的な判定法:

  • 第 n 項判定法:an↛0a_n \not\to 0 → 発散。
  • 等比級数:∑rn\sum r^n は ∣r∣<1|r| < 1 のとき、かつそのときに限り収束する。
  • 比較判定法:既知の級数で上から押さえる。
  • 比判定法:lim⁡∣an+1/an∣<1\lim |a_{n+1}/a_n| < 1 → 収束。
  • 積分判定法:∑an\sum a_n を ∫1∞f(x)dx\int_1^\infty f(x) dx と結びつける。
  • 交項級数判定法:bnb_n が単調に 00 に近づくならば ∑(−1)nbn\sum (-1)^n b_n は収束する。

絶対収束(∑∣an∣\sum |a_n| が収束)は条件収束より強い。調和級数 ∑1/n\sum 1/n は発散するが、∑(−1)n/n\sum (-1)^n/n は収束する(交項)。

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