下降阶乘幂

下降阶乘幂

相关定义与定理

  1. xm―=x(x−1)⋯(x−m+1)  (m∈N+).
  2. xm―=x(x+1)⋯(x+m−1)  (m∈N+).
  3. x0―=x0―=1.
  4. n!=nn―=1n―.
  5. Δ\qty(xm―)=mxm−1―.
  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=ab−1g(k)=∑a⩽k<bg(k)  (b⩾a).
  9. ∑abg(x)δx+∑bcg(x)δx=∑acg(x)δx.
  10. ∑0⩽k<nkm―=\evalkm+1―m+10n=nm+1―m+1  (m,n∈N+).
  11. x−m―=1(x+1)(x+2)⋯(x+m)  (m>0).
  12. xm+n―=xm―(x−m)n―  (m,n∈Z).
  13. ∑abxm―δx={\evalxm+1―m+1ab,m≠−1\evalHxab,m=−1 ,
    其中 Hx=∑k=1x1k 称为调和级数.
  14. Ef(x)=f(x+1).
  15. ∑uΔv=uv−∑EvΔu.

例题

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

解答

令 Hn=∑k=1n1k ,Sn=∑k=1nHk(k+1)(k+2)=∑1⩽k<n+1k∈N+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)=x−1―, v(x)=−1x+1=−x−1―, Ev(x)=−(x+1)−1―

于是

Sn=∑1n+1Hx(x+1)(x+2)δx=\eval−x−1―Hx1n+1+∑1n+1(x+1)−1―x−1―δx=−(n+1)−1―Hn+1+1−1―H1+∑1n+1x−2―δx=12−Hn+1n+2−\evalx−1―1n+1=1−1n+2−Hn+1n+2=1−1n+1−Hnn+2

又因为

limn→∞Hnn+2=limn→∞ln⁡n+γ+α(n)n+2=limn→∞ln⁡nn+2=0  (α(n)→0)

所以 limn→∞Sn=1 ,因此级数收敛,且其和为 1.