一、定義
把數列 u₁,u₂,…,u_n,… 依次相加所得 Σ(n=1..∞) a_n 稱為常數項級數。記前 N 項部分和 S_N=Σ(k=1..N) a_k。若 S_N 當 N→∞ 時收斂於有限值 S,稱級數收斂,其和為 S;否則稱發散。
二、符號說明
| a_n | 級數的第 n 項(通項) |
| S_N | 前 N 項部分和 |
| S | 級數的和(收斂時存在) |
| 餘項 R_N = S−S_N | 去掉前 N 項後的尾部 |
三、本工具的原理
- 計算 S_N = 前 N 項逐項相加;
- 再算 S_{2N},兩者之差作為餘項估計;
- 同時檢查通項 a_{N+1} 是否趨於 0;
- 若餘項隨 N 增大迅速變小、通項趨於 0,則級數很可能收斂。
四、操作步驟
- 在「通項 a_n」框輸入表示式,例如 1/(n^2);
- 在「項數 N」框輸入 1000;
- 點擊「計算」,觀察 S_N 與 S_{2N} 的接近程度;
- 餘項很小說明級數收斂得較好。
五、範例
範例:求 Σ 1/n² 的數值和。
解:N=1000 時 S_N≈1.6439,S_2N≈1.6444,餘項約 0.0005;通項 a_{1001}≈9.98×10⁻⁷→0。已知精確和為 π²/6≈1.6449,工具結果與之吻合。
六、易錯點
部分和只是近似,不能僅憑前若干項就斷定收斂;
通項不趨於 0 時級數必發散(n 項判別法);
數值收斂快的級數不一定真收斂,仍需判別法嚴格判定。