calculus

Chuỗi (tổng vô hạn)

Chuỗi là tổng của một dãy số — hữu hạn hoặc vô hạn. Việc một chuỗi vô hạn có cộng lại thành một số hữu hạn hay không được xác định bằng các tiêu chuẩn hội tụ.

Một chuỗi là tổng các số hạng của một dãy số. Chuỗi hữu hạn i=1nai=a1+a2++an\sum_{i=1}^n a_i = a_1 + a_2 + \cdots + a_n chỉ là phép cộng thông thường. Chuỗi vô hạn i=1ai\sum_{i=1}^\infty a_i là giới hạn của các tổng riêng Sn=i=1naiS_n = \sum_{i=1}^n a_i khi nn \to \infty.

Nếu limnSn\lim_{n\to\infty} S_n tồn tại và hữu hạn, chuỗi hội tụ; ngược lại nó phân kỳ. Các ví dụ nổi tiếng:

  • Chuỗi hình học rn\sum r^n hội tụ về 11r\frac{1}{1-r} khi r<1|r| < 1.
  • Chuỗi điều hòa 1n\sum \frac{1}{n} phân kỳ (một cách chậm chạp).
  • Bài toán Basel: 1n2=π26\sum \frac{1}{n^2} = \frac{\pi^2}{6}.

Tính hội tụ được quyết định bằng các tiêu chuẩn: tiêu chuẩn tỉ số, tiêu chuẩn căn, tiêu chuẩn tích phân, tiêu chuẩn so sánh, tiêu chuẩn chuỗi đan dấu. Chuỗi Taylor xấp xỉ các hàm số bằng đa thức có bậc cao tùy ý — nền tảng của giải tích số và các phép xấp xỉ trong vật lý.