無限級数 関連問題
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この項目では、数列の極限を参照してください。
数列
に対して、その各項を加え合わせたものを級数と言う。
初項が
で、有限個(n個)の項からなる数列
の各項を加え合わせたものを有限級数と言い、有限級数は数列の和:
にほかならない。
初項が
で、無限個の項からなる数列
の各項を加え合わせたものを無限級数と言い、
と書く。
無限級数
に対して、第n項までの和:
を部分和と言う。
数列
について、
のとき、
がある値Sに近づくとき、つまり、
となるとき、“無限級数
はSに収束する”という言い方をする。また、Sを無限級数
の和と言う。
が発散するとき、“無限級数
は発散する”という言い方をする。このときには、無限級数は和をもたない。
例1.
が和をもつなら和を求める。
[解答] 部分和:

のとき、
より、
よって、無限級数
は和をもち、
......[答]
例2.
が和をもつなら和を求める。
[解答] 部分和:




のとき、
より、
よって、無限級数
は、和をもたない。
“無限級数
が収束する ⇒
” は真ですが、
“
⇒ 無限級数
が収束する” は偽です。(条件・命題を参照)
なぜなら、無限級数
がαに収束するとき、部分和;
について、
のとき、
であり、また、
従って、
∴ 
“
⇒ 無限級数
が収束する” の反例は、例2で取り上げた、
です。
ですが、例2で見たとおり、無限級数
は収束しません。
k,hを実数として、
,
のとき、

[証明] それぞれの無限級数の部分和を、
,
とします。
(Σの公式を参照)
(数列の極限を参照)
∴
(証明終)
例3.
が和をもつなら和を求める。
[解答] 
ここで、
,
はともに収束するので、
(無限等比級数を参照)
......[答]
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