Series Convergence   급수의 수렴

(2026-02-23)

수렴 판정


1. 무한 급수수렴발산의 구분무한 급수가 유한한 합을 가지는지 여부
     - 급수수렴 (Convergence) : 부분합이 유한한 극한값 S에 접근하는 경우
     - 급수발산 (Divergence) : 부분합이 유한한 극한값에 접근하지 못하는 경우
        . 양(+∞) 또는 음(−∞)의 무한대로 발산하거나, 진동하여,
        . 극한이 존재하지 않는 경우
   
  ※ 수렴,발산은, 급수 자체의 성질이 아니라, 
     - 그 급수로부터 만들어지는, 부분합 수열극한 존재 여부로 정의됨


2. 무한 급수는, 부분합 수열에 의해, 수렴발산을 나타냄무한 급수의 부분합 및 부분합의 수열
     - 부분합  :  
[#S_n = \sum^n_{i=1}c_i = c_1+c_2+\cdots+c_n#]
- 부분합의 수열 :
[#\{S_n\} = S_1,S_2,S_3,\cdots,S_n,\cdots#]
ㅇ 여기서, 급수수렴 문제는, - 이 {#S_n#}(첫 n개 항까지의 유한합)을 {#n\to\infty#}로 보낼 때, 어떻게 되느냐의 문제임 ㅇ 무한 급수수렴할 때, → (부분합 수열극한이 존재) - 만일, . 부분합의 수열 {#\{S_n\}#}이 수렴하면서, . 부분합의 극한값 {#\lim_{n\to\infty}S_n=S#}이 존재하면, . 무한 급수 {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n#}은 수렴한다고 함 - 즉,
[#c_1+c_2+\cdots+c_n+\cdots = \lim_{n\to\infty}\sum^n_{i=1}c_i = \sum^{\infty}_{i=1}c_i = S#]
. n이 무한으로 갈수록 부분합이 특정 유한값으로 수렴(접근)하는 경우 ㅇ 무한 급수발산할 때, → (부분합 수열극한이 존재 않음) - 만일, . 부분합의 수열 {#\{S_n\}#}이 발산하면, . 무한 급수 {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n#}은 발산한다고 함 - 즉, . {#\lim_{n\to\infty}​S_n​=+\infty#} 또는 {#−\infty#} (발산) . {#\lim_{n\to\infty}S_n#}​이 존재하지 않는 경우 (진동 발산, 例: {#\sum(-1)^n#}) 3. 급수수렴 여부 판정법발산 판정법 (Divergence Test / n-th Term Test) - {#\lim_{n \to \infty}c_n#}이 존재 않거나, {#\lim_{n \to \infty}c_n \neq 0#}이면, . 급수 {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n#}은, 발산함 - 단, {#\lim_{n \to \infty}c_n = 0#}이면, . 급수 {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n#}은, 수렴할 수도 발산할 수도 있음 (필요조건일 뿐, 충분조건이 아님) . 例) .. 조화급수 {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n=\sum^{\infty}_{n=1}1/n#}에서, {#\lim c_n=0#} → (발산) .. p 급수 (p > 1) {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n=\sum^{\infty}_{n=1}1/n^p#}에서, {#\lim c_n=0#} → (수렴) ㅇ 적분 판정법 (Integral Test) - {#f#}가 [1,∞)에서, 연속이고 양이며 단조감소일 때, {#c_n = f(n)#}이면, - {#\sum^{\infty}_{n=1}c_n#}의 수렴 / 발산 ⟺ {#\int^{\infty}_1 ​f(x)dx#}의 수렴 / 발산 ㅇ 비교 판정법 (Comparison Test) - {#0 \le c_n \le b_n#}​일 때, . {#\sum b_n#} 수렴 {#\Rightarrow#} {#\sum c_n#}​ 수렴 . {#\sum c_n#}​ 발산 {#\Rightarrow#} {#\sum b_n#}​ 발산교대급수 판정법 (Alternating Series Test, Leibniz 판정법) ㅇ 비율 판정법 (ratio test) ㅇ 거듭제곱근 판정법 (root test) 등

급수
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