莱布尼茨判别法计算器
交错级数 ±a₁ ∓ a₂ ± a₃ … 在 aₙ 单调递减趋于 0 时必然收敛,且余项不超过第一个被舍弃的项——这就是莱布尼茨判别法。
原理:莱布尼茨判别法(交错级数判别法):若 bₙ 单调递减且趋于 0,则 ∑(−1)ⁿ⁺¹bₙ 收敛。它自带误差控制——真值总夹在相邻两个部分和之间,且余项不超过被舍弃的第一项:|R_N| ≤ b_{N+1}。
步骤:确认级数形如 ∑(−1)ⁿ⁺¹/nᵖ;输入指数 p 与项数 N;读取部分和与余项上界;若需要给定精度 ε,只需取 N 使 1/(N+1)ᵖ < ε。
示例:交错调和级数(p = 1)的 S₁₀ = 0.645634920635,余项上界 1/11 = 0.090909090909,真值 ln 2 ≈ 0.6931;交错平方级数(p = 2)的 S₅ = 0.838611111111,真值 π²/12 ≈ 0.822467033424,误差 0.016144077687 不超过 b₆ = 1/36。
注意事项:判据要求 bₙ 最终单调——前几项不规则不影响结论;bₙ 不趋于 0 时级数必然发散(项判别法);p ≤ 0 不收敛;余项界是上界而非精确误差,实际误差通常更小;交错级数可能只是条件收敛(如 p = 1),取绝对值后发散。
相关:交错级数工具给出一般交错级数的性质;狄利克雷判别法工具把莱布尼茨作为特例统一;调和数工具对照 p = 1 的发散速率;比值判别法工具处理通项含阶乘的情形。
什么是莱布尼茨判别法计算器?

莱布尼茨判别法(交错级数判别法)处理形如 a₁ − a₂ + a₃ − … 的级数:只要 aₙ 单调递减且趋于 0,部分和就会在两条相邻「楼梯」之间来回压缩,最终收敛。
它的独特优势是误差可控:用前 n 项近似级数和时,误差不超过 aₙ₊₁。这让交错级数成为数值近似的首选结构。
条件收敛是交错级数的典型现象:Σ(−1)ⁿ⁺¹/n 收敛,但取绝对值后是调和级数,发散——绝对值级数与原级数敛散不同的级数叫条件收敛。
Σ(−1)ⁿ⁺¹aₙ 收敛 ⇐ aₙ 单调递减且 lim aₙ = 0;余项 |R_n| ≤ aₙ₊₁
两个条件缺一不可:不单调仍可能收敛,但 aₙ 不趋于 0 时一定发散。
如何使用莱布尼茨判别法计算器
- 1
输入正数列通项 aₙ(如 1/n 或 1/(2n-1))与项数 N。
- 2
工具检验递减性与趋零性,计算前 N 项交错和 S_N。
- 3
查看部分和、下一项界 aₙ₊₁(余项上界)以及收敛判定说明。
计算示例
例 1aₙ = 1/n
aₙ = 1/n、N = 10:S₁₀ = 0.645634920635,余项界 1/11 ≈ 0.0909,真值 ln 2 ≈ 0.6931。
例 2aₙ = 1/(2n−1)
aₙ = 1/(2n−1)、N = 5:S₅ = 1 − 1/3 + 1/5 − 1/7 + 1/9 = 0.8349…,逼近 π/4。
例 3aₙ = 1/√n
aₙ = 1/√n:单调递减趋零,级数收敛但条件收敛(绝对值级数 p = 1/2 发散)。
例 4不趋零发散
aₙ = 1 且振荡项:不趋零,级数发散——判别法第二条件失败。
注意事项
判别法给出的是充分条件:个别非单调的交错级数也可能收敛,但不能用它证明。
余项界 |R_n| ≤ aₙ₊₁ 要求数列从第 n 项起仍单调递减。
条件收敛级数可以重排出任何和(黎曼重排定理),这是它区别于绝对收敛的本质。
aₙ 不趋于 0 时级数必发散(通项判别法),无需交错结构。
输入表达式用 n 为变量,支持 +、-、*、/、^、() 与 sqrt()。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-10-03
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Calcton. 莱布尼茨判别法计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/leibniz-criterion, 2026-10-03.
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参考来源与更新说明
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最后更新:2026-10-03。
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