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第二节 正项级数203-3-22(修改讲稿)分解

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提问: 若级数

?an?1?n与

?bn?1?n均发散,则级数

?(an?1?n?bn)必发散.(是否正确?)

提问:判断下列级数的敛散性:

(1)0.001?0.001?30.001???n0.001??

n4424344n?14?? (2)?2?3?4???(?1)55555n1357(3)?????

2468?(?1)n?n(6) 级数?

n?12n?1(7)

?(2n?1?1n?12n?n?1) 3?1发散. (注意limun?0) ?n??n?1n证明: 假设级数收敛于S,于是 lim(S2n?Sn)?S?S?0.

例3 证明调和级数

n??而另一方面

111 ????n?1n?22n111n1??????? n?nn?n2n2n21那么 0?lim(S2n?Sn)?,矛盾.

n??2?1故 调和级数?发散.(结论当定理使用)

n?1n?n例8 设级数?un的部分和为Sn?,判断级数

2n?1n?1S2n?Sn??un?1?n?2的敛散性.若级数收敛,求它的和.

1

例5 某合同规定从签约之日起,由甲方永不停止地每年支付给乙方300万元人民币.设利率为每年5%,分别以(1)年复利;(2)连续复利计算利息,则该合同的现值等于多少?

解:(1)以年复利计算利息,则第一笔付款的现值为3(百万元)(签约当天付), 第二笔付款的现值为

33(百万元),第三笔付款的现值为

(1?0.05)1(1?0.05)2(百万元),……如此下去到永远,则总现值为

333 ??123(1?0.05)(1?0.05)(1?0.05)33??63. ?????n1(1?0.05)1?1.051(此为公比为q?的等比级数求和问题)

1?0.053?故按年复利计息甲方需存入约63百万元到银行,即可每年支付乙方300万元人民币到永远.

(2)若以连续复利计息,类似上述方法计算则甲方应存入银行总现值为

3?3e?0.05?3(e?0.05)2??n(e?0.05)n???3?61.5?0.051?e百万元人民币 即可每年支付乙方300万元人民币到永远.

(补充知识)连续复利 1.一年一个计息期的复利:

设年利率为r,贷款本金为A0,那么 一年后本利和为:A1?A0(1?r);

两年后本利和为:A2?A0(1?r);……………………

2k年后本利和为:Ak?A0(1?r)k.

2.一年n个计息期的复利:

2

设年利率为r,一年n个计息期,显然每期利率为

r, n若贷款本金为A0,那么,k年后本利和为:

rAk?A0(1?)kn.

n3.连续复利:即每时每刻计算复利.

设年利率为r,贷款本金为A0,让一年计息期的个数

n??,则 k年后本利和为:

??rknrnAk?limA0(1?)?limA0?(1?)r??A0ekr.

n??n??nn??这个数学模型在现实世界中应用很多,例如物体的冷却、细胞的繁殖、树木的生长、镭的衰变等.

例6 某企业计划发行公司债券,规定以年利率6.5%的连续复利计算利息,10年后每份债券一次偿还本息1000元,问发行时每份债券的价格应定为多少元? 解:设A0为发行时每份债券的价格,年利率为r?6.5%,

krk?10年后每份债券一次偿还本息Ak?1000元,

若以连续复利计算利息,则Ak?A0e, 即1000?A0e

10?0.065kr,

得A0?1000e?10?0.065?552.05(元).

§7.2 正项级数的审敛法

教学目的:掌握正项级数定义;熟练掌握正项级数敛散性

的常用判别法,灵活运用判别法判断所给级数的敛散性.

重难点: 灵活运用判别法判断所给级数的敛散性. 教学方法:启发式讲授与指导练习相结合. 教学过程:

一、正项级数收敛的基本定理

3

1.【定义7.2】若级数

?un?1?n的各项un?0(n?1,2,3,?), 则称级数

?un?1?n为正项级数.

显然,正项级数的部分和数列{Sn}是单调增加的, 即 S1?S2???Sn??

由数列极限存在准则知:若数列有上界,则它收敛; 否则它发散.

2.【定理7.1】(基本定理)正项级数

?un?1?n收敛?部分

和数列{Sn}有界. 且此时有Sn?S

说明:因un?0,于是Sn?Sn?1?un?Sn?1,可见{Sn}单调递增. 故

?un?1?n收敛 ?{Sn}收敛 ?{Sn}有界.

此时显然有Sn?S.

(注意:单调有界数列收敛)

二、比较判别法

1.【定理7.2】(比较判别法)设

?un?1?n与

?vn?1?n均为正项

级数, 且 un?cvn, (n?1,2,3,?, c是大于零的常数) 则 (1) (2)

?un?1n?1??vn?n收敛?发散??vn?1n?1??un?n收敛;

发散.

证明: 由条件知, 0?Sn?(1)

?u??cvkk?1k?1nnk?cTn, 那么

?vn?1?n收敛?{Tn}有界?{Sn}有界

4

? ?un收敛;

n?1??(2)

??vn发散.

n?1n?1??un发散?{Sn}无界?{Tn}无界

另证:若此与题设即

?vn?1?n?1?n收敛,由(1)证明知

?un?1?n必收敛,

?un发散矛盾,所以假设不成立,

?vn?1?n发散.

例1 判断调和级数 散性. 解:Sn?1??1111?1???????的敛?23nn?1n?111??????Sn?单调上升且无上界 23n1发散. ?nn?1?1111另: ??1???????

23nn?1n1111111?(1?)?(?)?(???)??

23456781111111??(?)?(???)?? 2448888?1111??????? 222n?12?1而级数?发散,由比较判别法知原级数发散.

n?12?1故

例2 (1)证明级数

?n?1n(n?1)是发散的.

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