下降阶乘幂

下降阶乘幂

相关定义与定理

  1. xm=x(x1)(xm+1)  (mN+).
  2. xm=x(x+1)(x+m1)  (mN+).
  3. x0=x0=1.
  4. n!=nn=1n.
  5. Δ\qty(xm)=mxm1.
  6. g(x)=Δf(x)g(x)δx=f(x)+C.
  7. abg(x)δx=\evalf(x)ab=f(b)f(a).
  8. abg(x)δx=k=ab1g(k)=ak<bg(k)  (ba).
  9. abg(x)δx+bcg(x)δx=acg(x)δx.
  10. 0k<nkm=\evalkm+1m+10n=nm+1m+1  (m,nN+).
  11. xm=1(x+1)(x+2)(x+m)  (m>0).
  12. xm+n=xm(xm)n  (m,nZ).
  13. abxmδx={\evalxm+1m+1ab,m1\evalHxab,m=1
    其中 Hx=k=1x1k 称为调和级数.
  14. Ef(x)=f(x+1).
  15. uΔv=uvEvΔu.

例题

判断级数 n=11+12++1n(n+1)(n+2) 的敛散性,若收敛,则求其和.

解答

Hn=k=1n1k ,Sn=k=1nHk(k+1)(k+2)=1k<n+1kN+Hk(k+1)(k+2)=1n+1Hx(x+1)(x+2)δx
那么记

u(x)=Hx ,Δv(x)=1(x+1)(x+2)=1x+2\qty(1x+1)

因此

Δu(x)=x1, v(x)=1x+1=x1, Ev(x)=(x+1)1

于是

Sn=1n+1Hx(x+1)(x+2)δx=\evalx1Hx1n+1+1n+1(x+1)1x1δx=(n+1)1Hn+1+11H1+1n+1x2δx=12Hn+1n+2\evalx11n+1=11n+2Hn+1n+2=11n+1Hnn+2

又因为

limnHnn+2=limnlnn+γ+α(n)n+2=limnlnnn+2=0  (α(n)0)

所以 limnSn=1 ,因此级数收敛,且其和为 1.