无穷级数与收敛
部分和
既然你无法一次把无穷多个数全部加完,那就在某个阶段停下,只把已有的加起来。在前 N 项之后停下所得的结果,就是第 N 个部分和。随着 N 增大,这些快照刻画了加法的进程,而整个级数的命运,正由这些快照的走向所决定。
确切地说,对级数 sum a_n,第 N 个部分和为 s_N = a_1 + a_2 + ... + a_N,这是一个完全普通的有限和,因此对每个 N 都是一个真正的数。这些部分和构成一个序列 (s_N),而级数收敛当且仅当此序列有有限极限。因此从技术上说,研究级数就是研究由各项所构造出的这一个特定序列。
一个有用的恒等式联系起两种视角:a_N = s_N - s_{N-1} 可由相邻部分和还原出每一项。这正是为何级数与其部分和序列编码了完全相同的信息,只是包装方式不同——一个以增量呈现,另一个以累积总和呈现。
对级数 1 + 1/2 + 1/3 + ...,部分和起始为 s_1 = 1, s_2 = 1.5, s_3 ≈ 1.833, s_4 ≈ 2.083;它们持续无界地缓慢上升。
调和级数的部分和无界增长,标志着发散。
另见