“并且数项级数 (\sum n M n) 收敛,则函数级数 (\sum n f n) 在 (E) 上一致收敛,并在每个点绝对收敛。更强地,(\sum n f n ) 也一致收敛,而且”
形式陈述
设
绝对收敛蕴含收敛:由三角不等式,任意一段和满足
右端随
直觉
把实级数看成数轴上向左、向右的一连串位移,
例子与边界
几何级数
Riemann 重排定理把这种区别说得更精确:条件收敛的实级数经适当重排,可以收敛到任意指定的实数,也可以发散;绝对收敛级数的每个重排则收敛到同一个和。后者的理由仍是尾部控制:先选出有限多个重要项,等重排后的部分和收齐它们,其余项造成的误差至多为剩余绝对值之和。
在赋范空间中把绝对值换成范数,便得到
复数方向不断旋转时,绝对收敛仍只看步长。对固定
绝对收敛,因为每项模长为
由 Dirichlet 判别法收敛,但模长级数是调和级数,故只条件收敛。这里的收敛依赖方向相消,不能据此交换任意求和次序。
推论与应用
绝对收敛使任意重排及保持全部项的分组都不改变级数和。乘积也有相应结论:两个实或复级数中,若至少一个绝对收敛、另一个收敛,则它们的 Cauchy 乘积收敛到两和之积。
有限精度下,求和次序还会影响舍入误差。浮点求和通过成对、补偿等方法减少累积误差;数值求积规则把积分近似为有限加权和,还要估计离散化造成的误差。这些误差衡量计算结果与精确值的差别。
对函数项级数,Weierstrass M 判别法用可求和的统一上界控制所有点的尾部,从而得到一致收敛。幂级数在收敛圆盘内部绝对收敛,并在更小的闭圆盘上一致收敛,这种局部统一控制支持逐项积分与求导。
在概率与测度论中,若
参考资料
- Stephen Abbott, Understanding Analysis, 2nd ed., Springer, 2015,§2.7, absolute convergence and rearrangements。
- Walter Rudin, Principles of Mathematical Analysis, 3rd ed., McGraw-Hill, 1976,Ch. 3, series, Cauchy criterion, and absolute convergence。