分部求和方法
出处:按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第154页(1044字)
也叫阿贝尔方法。
它是函数论和数论中的重要方法。它所研究的主要对象是形如的级数或积分,由此方法所得到的收敛性判别法,往往能避开绝对收敛这种粗糙的估计,而是充分利用了变号级数或积分中相互抵消这一重要因素,因而这种方法有极为广泛的应用,并可得到相当深刻的结果。分部求和方法的理论根据就是下面简单的分部求和公式。
分部求和公式,设,
则
如果定义函数
则上述分部求和公式(1)可以写成下面重要的形式
这里已假定(2)式右端积分及b’(x)的存在性。分部求和公式(1)的基本思想是:对于序列a1,a2,…,及b1,b2,…记sn=a1+a2+…+an及△bn=bn+1-bn,则的总和便可通过sn·△bn的总和来表示,即从而可以利用序列{Sn}和{△bn}的性质来估计或判断变量存在的范围及其性质,由此便可得出一系列判断级数(特别是变号级数)收敛性的精密而深刻的判别法。例如,用分部求和法可以得到级数的阿贝尔判别法,狄利克利判别法,此外,还可得到以下重要的判别法:①设级数若收敛,存在,则级数收敛;②若绝对收敛,收敛,则anbn收敛;③若绝对收敛,,且bn=0(1),则收敛;④若数列{bn}单调下降趋于0,则级数收敛,这就是莱伯尼兹判别法。
分部求和公式(2)则是利用s(x),b’(x)的性质以及积分来估计或推断变量的性质及其范围,同样也有极其广泛和重要的应用。
从分部求和公式(1)容易得到重要的阿贝尔引理:设{bn}是递减的正数序列,若,(n=1,2,…),则对任何自然数n,有
阿贝尔引理是分部求和方法的重要组成部分,其深刻的含义在于:只利用单调下降正数序列的首项这一个数以及{an}部分和的上下界就能控制和的变化范围:应用它,就可以得到着名的阿贝尔连续性定理:设,则等。
对于积分也有完全相似的结果。