高等数学 收敛函数和发散函数的区别

高端制造业2023-05-09  18

区别:

一、

1发散与收敛对于数列和函数来说,它就只是一个极限的概念,一般来说如果它们的通项的值在变量趋于无穷大时趋于某一个确定的值时这个数列或是函数就是收敛的,所以在判断是否是收敛的就只要求它们的极限就可以了对于证明一个数列是收敛或是发散的只要运用书上的定理就可以了。

2对于级数来说,它也是一个极限的概念,但不同的是这个极限是对级数的部分和来说的,在判断一个级数是否收敛只要根据书上的判别法就行了。

二、

1收敛数列令为一个数列,且A为一个固定的实数,如果对于任意给出的b>0,存在一个正整数N,使得对于任意n>N,有|an-A|<b,则数列存在极限A,数列被称为收敛。非收敛的数列被称作“发散”(divergence)数列。

2收敛函数定义方式与数列的收敛类似。柯西收敛准则:关于函数f(x)在点x0处的收敛定义。对于任意实数b>0,存在c>0,对任意x1,x2满足0<|x1-x0|<c,0<|x2-x0|<c,有|f(x1)-f(x2)|<b。

收敛数列

令{  }为一个数列,且A为一个固定的实数,如果对于任意给出的b>0,存在一个正整数N,使得对于任意n>N,有|  -A|<b恒成立,就称数列{  }收敛于A(极限为A),即数列{  }为收敛数列。

函数收敛

定义方式与数列收敛类似。柯西收敛准则:关于函数f(x)在点x0处的收敛定义。对于任意实数b>0,存在c>0,对任意x1,x2满足0<|x1-x0|<c,0<|x2-x0|<c,有|f(x1)-f(x2)|<b。

收敛的定义方式很好的体现了数学分析的精神实质。

如果给定一个定义在区间i上的函数列,u1(x), u2(x) ,u3(x)至un(x) 则由这函数列构成的表达式u1(x)+u2(x)+u3(x)++un(x)+⑴称为定义在区间i上的(函数项)无穷级数。

记rn(x)=S(x)-Sn(x),rn(x)叫作函数级数项的余项 (当然,只有x在收敛域上rn(x)才有意义,并有lim n→∞rn (x)=0

迭代算法的敛散性

1全局收敛

对于任意的X0∈[a,b],由迭代式Xk+1=φ(Xk)所产生的点列收敛,即其当k→∞时,Xk的极限趋于X,则称Xk+1=φ(Xk)在[a,b]上收敛于X。

2局部收敛

若存在X在某邻域R={X| |X-X|<δ},对任何的X0∈R,由Xk+1=φ(Xk)所产生的点列收敛,则称Xk+1=φ(Xk)在R上收敛于X。

在数学分析中,与收敛(convergence)相对的概念就是发散(divergence)。发散级数(英语:Divergent Series)指(按柯西意义下)不收敛的级数。如级数  和  ,也就是说该级数的部分和序列没有一个有穷极限。

如果一个级数是收敛的,这个级数的项一定会趋于零。因此,任何一个项不趋于零的级数都是发散的。不过,收敛是比这更强的要求:不是每个项趋于零的级数都收敛。其中一个反例是调和级数调和级数的发散性被中世纪数学家奥里斯姆所证明。

参考资料:

百度百科-收敛 百度百科-发散

收敛函数:若函数在定义域的每一点都收敛,则通常称函数是收敛的函数在某点收敛,是指当自变量趋向这一点时,其函数值的极限就等于函数在该点的值有界函数:对于定义域中的任意一个值,相应的函数值都在一个区间内变化(也就是函数值的绝对值总小于某一个固定值),那函数就是有界的收敛函数一定有界(上下界分别就是函数的最大和最小值)但是有界函数不一定收敛,如f(x)在x=0处f(0)=2,在其他x处f(x)=1,那么f(x)在x=0处就不是收敛的,那么f(x)就不是收敛函数,但是f(x)是有界的,因为1≤f(x)≤2

收敛是指会聚于一点,向某一值靠近。如数列收敛,函数收敛的定义。

数列收敛

令{a n}为一个数列,且A为一个固定的实数,如果对于任意给出的b>0,存在一个正整数N,使得对于任意n>N,有|a n-A|<b恒成立,就称数列{a n}收敛于A(极限为A),即数列{a n}为收敛数列。

函数收敛

定义方式与数列收敛类似。柯西收敛准则:关于函数f(x)在点x0处的收敛定义。对于任意实数b>0,存在c>0,对任意x1,x2满足0<|x1-x0|<c,0<|x2-x0|<c,有|f(x1)-f(x2)|<b。

函数的有界性

设函数f(x)的定义域为D,f(x)集合D上有定义。

如果存在数K1,使得 f(x)≤K1对任意x∈D都成立,则称函数f(x)在D上有上界。

反之,如果存在数字K2,使得 f(x)≥K2对任意x∈D都成立,则称函数f(x)在D上有下界,而K2称为函数f(x)在D上的一个下界。

如果存在正数M,使得 |f(x)|≤M 对任意x∈D都成立,则称函数在X上有界。如果这样的M不存在,就称函数f(x)在X上无界;等价于,无论对于任何正数M,总存在x1属于X,使得|f(x1)|>M,那么函数f(x)在X上无界。

此外,函数f(x)在X上有界的充分必要条件是它在X上既有上界也有下界。

函数极限

设函数f(x)在点x0的某一去心邻域内有定义,如果存在常数A,对于任意给定的正数ε(无论它多么小),总存在正数δ,使得当x满足不等式0<∣x0-x∣<δ时,对应的函数值f(x)都满足不等式:

那么常数A就叫做函数f(x)当x-﹥x0时的极限。

函数有界,但不一定收敛。比如函数y=sinx此类的三角函数是发散的。

函数收敛,但不一定有界,比如函数y=1/n,n为自然数,y=1/n是无界的。

函数极限存在,根据单调有界准则,函数必定收敛。

函数极限存在,根据极限的有界性,函数必定有界。

函数有界,但不一定存在极限;根据单调有界准则,函数极限应存在上界和下界才能成立。此外函数有界有存在单侧有界的情况。

扩展资料:

函数极限存在准则

1、夹逼定理

当x0在δ的去心邻域时,有g(x)-﹥x0=A,h(x)-﹥x0=A成立,且∣a m-a n∣<ξ,那么,f(x)极限存在,且等于A。

2、单调有界准则:单调增加(减少)有上(下)界的数列必定收敛。

在运用以上两条去求函数的极限时尤需注意以下关键之点。

一是先要用单调有界定理证明收敛,然后再求极限值。二是应用夹挤定理的关键是找到极限值相同的函数 ,并且要满足极限是趋于同一方向 ,从而证明或求得函数 的极限值。

3、柯西准则

数列收敛的充分必要条件是任给ε>0,存在N(ε),使得当n>N,m>N时,都有极限值为A成立。

参考资料来源:百度百科-函数极限

参考资料来源:百度百科-函数的有界性

参考资料来源:百度百科-收敛

判断函数和数列是否收敛或者发散:

1、设数列{Xn},如果存在常数a,对于任意给定的正数q(无论多小),总存在正整数N,使得n>N时,恒有|Xn-a|<q成立,就称数列{Xn}收敛于a(极限为a),即数列{Xn}为收敛。

2、求数列的极限,如果数列项数n趋于无穷时,数列的极限能一直趋近于实数a,那么这个数列就是收敛的;如果找不到实数a,这个数列就是发散的。看n趋向无穷大时,Xn是否趋向一个常数,可是有时Xn比较复杂,并不好观察。这种是最常用的判别法是单调有界既收敛。

3、加减的时候,把高阶的无穷小直接舍去如 1 + 1/n,用1来代替乘除的时候,用比较简单的等价无穷小来代替原来复杂的无穷小来如 1/n sin(1/n) 用1/n^2 来代替

4、收敛数列的极限是唯一的,且该数列一定有界,还有保号性,与子数列的关系一致。不符合以上任何一个条件的数列是发散数列。另外还有达朗贝尔收敛准则,柯西收敛准则,根式判敛法等判断收敛性。

扩展资料:

在数学分析中,与收敛(convergence)相对的概念就是发散(divergence)。发散级数(英语:Divergent Series)指(按柯西意义下)不收敛的级数。如级数  和  ,也就是说该级数的部分和序列没有一个有穷极限。

如果一个级数是收敛的,这个级数的项一定会趋于零。因此,任何一个项不趋于零的级数都是发散的。不过,收敛是比这更强的要求:不是每个项趋于零的级数都收敛。其中一个反例是调和级数调和级数的发散性被中世纪数学家奥里斯姆所证明。

收敛级数映射到它的和的函数是线性的,从而根据哈恩-巴拿赫定理可以推出,这个函数能扩张成可和任意部分和有界的级数的可和法,这个事实一般并不怎么有用,因为这样的扩张许多都是互不相容的,并且也由于这种算子的存在性证明诉诸于选择公理或它的等价形式,例如佐恩引理,所以它们还都是非构造的。

发散级数这一分支,作为分析学的领域,本质上关心的是明确而且自然的技巧,例如阿贝尔可和法、切萨罗可和法、波莱尔可和法以及相关对象。维纳陶伯型定理的出现标志着这一分支步入了新的阶段,它引出了傅里叶分析中巴拿赫代数与可和法间出乎意料的联系。

发散级数的求和作为数值技巧也与插值法和序列变换相关,这类技巧的例子有:帕德近似、Levin类序列变换以及与量子力学中高阶微扰论的重整化技巧相关的依序映射。

收敛数列

令{  }为一个数列,且A为一个固定的实数,如果对于任意给出的b>0,存在一个正整数N,使得对于任意n>N,有|  -A|<b恒成立,就称数列{  }收敛于A(极限为A),即数列{  }为收敛数列。

函数收敛

定义方式与数列收敛类似。柯西收敛准则:关于函数f(x)在点x0处的收敛定义。对于任意实数b>0,存在c>0,对任意x1,x2满足0<|x1-x0|<c,0<|x2-x0|<c,有|f(x1)-f(x2)|<b。

收敛的定义方式很好的体现了数学分析的精神实质。

如果给定一个定义在区间i上的函数列,u1(x), u2(x) ,u3(x)至un(x) 则由这函数列构成的表达式u1(x)+u2(x)+u3(x)++un(x)+⑴称为定义在区间i上的(函数项)无穷级数,简称(函数项)级数

对于每一个确定的值X0∈I,函数项级数 ⑴ 成为常数项级数u1(x0)+u2(x0)+u3(x0)++un(x0)+ (2) 这个级数可能收敛也可能发散。如果级数(2)发散,就称点x0是函数项级数(1)的发散点。

函数项级数(1)的收敛点的全体称为他的收敛域 ,发散点的全体称为他的发散域 对应于收敛域内任意一个数x,函数项级数称为一收敛的常数项 级数 ,因而有一确定的和s。

这样,在收敛域上 ,函数项级数的和是x的函数S(x),通常称s(x)为函数项级数的和函数,这函数的定义域就是级数的收敛域,并写成S(x)=u1(x)+u2(x)+u3(x)++un(x)+把函数项级数 ⑴ 的前n项部分和 记作Sn(x),则在收敛域上有lim n→∞Sn(x)=S(x)

记rn(x)=S(x)-Sn(x),rn(x)叫作函数级数项的余项 (当然,只有x在收敛域上rn(x)才有意义,并有lim n→∞rn (x)=0

参考资料:

百度百科-收敛 百度百科-发散

1、发散:数学分析术语,与收敛(convergence)相对的概念就是发散(divergence)。

2、收敛是一个经济学、数学名词,是研究函数的一个重要工具,是指会聚于一点,向某一值靠近。收敛类型有收敛数列、函数收敛、全局收敛、局部收敛。

如果一个级数是收敛的,这个级数的项一定会趋于零。因此,任何一个项不趋于零的级数都是发散的。不过,收敛是比这更强的要求:不是每个项趋于零的级数都收敛。

扩展资料:

数列收敛的极限存在准则:

数列{Xn}收敛的充分必要条件是:对于任意给定的正数ε,存在着这样的正整数N,使得当m>N,n>N时就有|Xn-Xm|<ε。柯西极限存在准则又叫柯西审敛原理,给出了数列收敛的充分必要条件。

这个准则的几何意义表示,数列{Xn}收敛的充分必要条件是:对于任意给定的正数ε,在数轴上一切具有足够大号码的点Xn中,任意两点间的距离小于ε。

在直接使用单调有界原理证明递推数列的过程中,要验证它的有界性和单调性,通常需要先计算几项来观察可能的变化规律,然后再进行验证。

参考资料来源:

百度百科-收敛

百度百科-发散

(1) 收敛一定有界,因为收敛会逐渐逼近一个确定值,因此在收敛方向上一定有界;

如 f(x) = e^(-x) sinx 当x趋近正无穷时;

(2) 有界不一定收敛,可以在边界内跳跃或震荡;

例如 f(x)=sinx 有界,|f(x)|<=1,但是当x趋近正无穷时,却不收敛。

(3) 指数函数 f(x) = 2^x,当x趋近正无穷时,f(x)趋近正无穷,函数无界,就更不会收敛了。

扩展资料

收敛函数就是趋于无穷的(包括无穷小或者无穷大),该函数总是逼近于某一个值,这就叫函数的收敛性。

从字面可以含义,就可理解为,函数的值总被某个值约束着,就是收敛,所以收敛必定有界,但是不一定上下界都有。

定义方式与数列收敛类似。柯西收敛准则:关于函数f(x)在点x0处的收敛定义。对于任意实数b>0,存在c>0,对任意x1,x2满足0<|x1-x0|<c,0<|x2-x0|<c,有|f(x1)-f(x2)|<b。

收敛的定义方式很好的体现了数学分析的精神实质。

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