级数与积分、导数的换序条件

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幂级数内部

幂级数在任意闭区间 上一致收敛,可以逐项积分;导数级数也在同一开区间 内收敛,并可逐项求导:

端点仍需单独判断。例题:指数级数逐项积分。

一致收敛换积分

若 在 上一致收敛,且每个 可积,则

常用充分条件是 Weierstrass 判别:若 且 收敛,则一致收敛。例题:统一几何上界后交换积分与级数。

非负项换序

若 ,则可用 Tonelli 或单调收敛定理交换求和与积分,即使尚未预先知道总和有限:允许两边同时取 。换序后若得到有限积分,便证明原级数收敛。例题:非负积分系数的几何求和。

控制收敛

若 几乎处处,且存在可积函数 使 ,则,考研证明中常用连续函数、一致上界和有限区间给出控制函数。没有统一控制时,点态极限不能直接移入积分号。

逐项求导

对一般函数项级数,常用充分条件为:

  1. 在某点收敛;
  2. 在区间上一致收敛。

则 一致收敛且,幂级数内部自动满足相应局部条件。例题:逐项求导证明二重对数恒等式。

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