第 5 章级数与拉普拉斯变换无穷级数是进行数值计算的一个重要工具, 在自然科学与工程技术中有着广泛的应用 . 本章在介绍无穷级数的基本概念、性质以及数项级数敛散性的基础上, 讨论如何将一般函数展开成幂级数与三角级数.无穷级数包括:数项级数、幂级数、傅里叶级数. 无穷级数是研究函数的工具,它主要有以下这些作用:表示函数、研究性质、数值计算.§5.1 级数的基本概念和性质一、 无穷级数的基本概念1. 设 u1 , u2 , ⋯ , u n ,⋯(5. 1. 1)是按一定顺序排列起来的一个无穷数列,对数列(5. 1. 1)的各项依次用加号连接起来的表达式u1+u2+⋯+ un+⋯ =n1un(5. 1. 2)叫做无穷级数(简称级数) . 其中 u1 叫作级数的第 1 项(也叫首项),u2叫作级数的第 2 项,⋯,第 n 项叫作级数的一般项(或者叫通项) .2. 如果级数( 5. 1. 2)中的各项是常数,则称级数(5. 1. 2)为常数项级数(简称数项级数).例如111123n为一个数项级数,记作11nn .3. 如果级数( 5. 1. 2)中的各项是变量x 的函数,则称级数( 5. 1. 2)为函数项级数例如x+x2+ x3+⋯+xn+⋯为一个函数项级数,记作11nnx .二、级数的敛散性1. 从级数( 5. 1. 2)的首项加到第 n 项止,即级数的前 n 项(有限项)的和sn= k1unk= u1+u2+⋯+ un叫做级数的部分和.当 n 依次取 1,2,3,⋯时,级数的部分和构成一个新的数列s1,s2,s3,⋯, sn,⋯叫做级数的部分和数列,记作{ sn}2.当 n→∞时, 如果级数 (5. 1. 2)的部分和数列 sn 存在极限, 即 limnnss则称级数( 5. 1. 2)收敛 ,极限值s 称为级数( 5. 1. 2)的和.记作 s=u1+u2+⋯+ un+⋯.3.当 n→∞时,如果级数( 5. 1. 2)的部分和数列sn 没有极限,则称级数(5. 1. 2)发散 ,这时级数( 5. 1. 2)就没有和.4. 当级数收敛时,其部分和sn是级数的和 s 的近似值,称 s-sn 为级数的 余项,记为 rn,即 rn=s-sn= u n+1+un+2+⋯.由此定义可知,级数与其部分和数列有着紧密的联系,也就是说,级数的收敛、发散性(简称敛散性)就是用级数的部分和数列是否有极限来定义的.正因为如此,我们不难看出,数列与级数是一个问题的两种形式,一般地,任给级数(5. 1. 2),则对应一个数列{ sn},反之对于给定数列{ sn}可令 u1=s1 ,u2=s2 -s1 ,⋯,un=sn -sn-1,⋯从而...