级数学习笔记

想到使用级数的动机,我认为大概就是因为整个微积分基本都基于「极限」这个概念,而对级数也存在「极限」的概念,因此级数可以和前面所学的微积分进行某种意义上的绑定。

题目导向型学习

常见的两种标尺级数中,等比级数对应指数函数,p 级数对应幂函数,和瑕积分有相似的审敛规则。掌握这两个标尺,我看高数书上的正常证明题都容易找到合适的放缩来解决。

对于符号交错的情况,需要再看看莱布尼兹审敛法那一块!

对于求和函数的题型,目前只看到通过求导或积分把无限项的式子变成有限项函数的方法,比较典型的是 1/(1+x),e^x 和 sin x.(没有给博客打拉泰赫!),其中符号一样、阶乘变小的可以变成 e^x,符号交错、阶乘变小的分别变成 sin x 和 cos x,符号交错、不变小的可以变成 1/(1+x),符号交错、反比例变小的可以变成 ln(1+x) 或 arctan x.

对于估计近似值的题型,我感觉相当玄学,只能尝试寻找一些收敛快的级数。如果是交错的级数,如果收敛快就最好,因为方便估计误差;否则尝试转换成符号相同的级数,这样的级数更有机会收敛快,但需要使用等比级数(可以求和)来估计误差。

对于求微分方程的题型,可以理解为级数理论在给强行把函数看成级数提供了理论基础,这样可以采用更机械化的方法去求微分方程的解,把压力转移到从级数推断出原来的值。

级数理论可以推广到复数,允许其解释欧拉方程。

对于证明一致收敛的题,因为一致收敛要求和 x 无关,考虑采用放缩,本质上也就是 Weierstrass 判别法。同时,和一致收敛相关的证明题通常需要把 s(x) 拆成 s_n(x) 和 r_n(x),拆出余项之后一致收敛可以说明这个余项不会太大。

傅里叶级数核心在于展开成正交的三角形式的技巧,记忆一下公式之后机械计算积分即可。