無窮級數與收斂

交錯級數判別法

當一個級數的各項每一步都變號——正、負、正、負——部分和便不再朝一個方向攀升,而是來回跳動,每次過衝都比上一次更小。若各項的大小穩步收縮到零,這些振盪便會收攏到某一個值,猶如阻尼擺逐漸歸於靜止。這就是交錯級數判別法。

確切地說(萊布尼茨):設 b_n > 0,b_n 遞減(b_{n+1} <= b_n)且 b_n -> 0。則交錯級數 sum (-1)^{n} b_n(或 sum (-1)^{n+1} b_n)收斂。而且其和介於任意相鄰兩個部分和之間,由此給出極有用的誤差界:前 N 項之後的餘項其絕對值至多為 b_{N+1},且符號與第一個被略去的項相同。

兩個假設都重要。單調遞減不可隨意捨棄——若 b_n 僅趨於零卻非單調,結論可能失效。而且該判別法只給出收斂,並非絕對收斂;一個級數可能通過此判別法,其絕對值級數卻發散,此時收斂僅是條件性的。

交錯調和級數 1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ... 有 b_n = 1/n 遞減趨於 0,故收斂(到 ln 2)。然而 sum 1/n 發散,故其收斂是條件性的。

通過交錯級數判別法並不蘊含絕對收斂。

又稱
Leibniz test莱布尼茨判别法萊布尼茨判別法