请简述绝对收敛和条件收敛的区别。
题目解答
答案
解析
本题考查绝对收敛和条件收敛的基本概念。解题思路是明确绝对收敛和条件收敛各自的定义,然后对比两者的差异。
绝对收敛的定义
对于一个级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}a_n$,考虑其各项绝对值所构成的级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}|a_n|$。如果级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}|a_n|$ 收敛,那么就称级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}a_n$ 绝对收敛。例如,对于级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(-1)^{n - 1}}{n^2}$,其绝对值级数为 $\sum_{n = 1}^{\infty}\left|\frac{(-1)^{n - 1}}{n^2}\right|=\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^2}$。根据 $p -$ 级数的敛散性判断准则,当 $p>1$ 时,$p -$ 级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^p}$ 收敛,这里 $p = 2>1$,所以 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^2}$ 收敛,从而级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(-1)^{n - 1}}{n^2}$ 绝对收敛。
条件收敛的定义
对于级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}a_n$,如果级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}a_n$ 本身收敛,但是其绝对值级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}|a_n|$ 发散,那么就称级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}a_n$ 条件收敛。例如,对于交错级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(-1)^{n - 1}}{n}$,根据莱布尼茨判别法,设 $u_n=\frac{1}{n}$,满足 $u_n>u_{n + 1}$(因为 $\frac{1}{n}>\frac{1}{n + 1}$)且 $\lim_{n\rightarrow\infty}u_n=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}=0$,所以级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(-1)^{n - 1}}{n}$ 收敛。而其绝对值级数为 $\sum_{n = 1}^{\infty}\left|\frac{(-1)^{n - 1}}{n}\right|=\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n}$,这是一个 $p = 1$ 的 $p -$ 级数,根据 $p -$ 级数的敛散性判断准则,当 $p = 1$ 时,$p -$ 级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^p}$ 发散,所以 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n}$ 发散,从而级数 $\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(-1)^{n - 1}}{n}$ 条件收敛。
两者区别总结
绝对收敛强调的是级数各项绝对值构成的级数收敛,而条件收敛强调的是原级数收敛但绝对值级数发散。