Знакозмінні ряди. Абсолютна та умовна збіжність знакозмінних рядів.

Для знакозмінних рядів достатньою є така ознака збіжності. Якщо для знакозмінного ряду є збіжним ряд, який складений з абсолютних величин членів цього ряду , то знакозмінний ряд збіжний і таку його збіжність називають абсолютною.

Серед знакозмінних рядів окремо вирізняють знакочергові ряди виду

. (62)

Ознака Лейбніца. Якщо для ряду (62) абсолютні величини членів ряду спадні: і виконується умова , то ряд збіжний, а його сума не більша першого члена ряду.

Зауваження. Якщо ряд із абсолютних величин членів ряду (62) є розбіжним, а умова Лейбніца виконується, то такий ряд називають умовно збіжним.

Приклад Дослідити збіжність ряду .

Розв’язання. Перевіримо умови ознаки Лейбніца:

1) ;

2) .

Умови виконуються. Ряд збіжний.

Знакопочергові ряди. Ознака Лейбніца.

Ряд, члени якого по черзі є додатними та від’ємними, називається рядом з чергуванням знаків ( або рядом Лейбніца ).Такий ряд доцільно записувати у вигляді .

Теорема Лейбніца.

Якщо виконуються такі умови:

1) ; та

2) послідовність , , … …є монотонно спадною,

то ряд збігається.

Зауваження. Теорема Лейбніца надає достатню умову збіжності рядів з чергуванням знаків, отже, у випадку не монотонно спадної, але нескінченно малої послідовності робити висновок про розбіжність ряду неприпустимо.

Зразки розв’язування задач

З’ясувати, чи буде заданий ряд розбіжним, абсолютно або умовно збіжним.

1.

Члени заданого ряду мають різні знаки. Дослідимо цей ряд на абсолютну збіжність.

Узагальнений гармонічний ряд збігається (оскільки показник степеня ). Згідно з ознакою порівняння знакододатний ряд також збігається, отже знакозмінний ряд збігається абсолютно.

2.

Знаки членів ряду чергуються та відповідають залежності . Загальний член ряду задається формулою .

Перевіримо, чи виконуються умови теореми Лейбніца.

.

За необхідною умовою збіжності ряд розбігається.

Степеневі ряди. Інтервал і радіус збіжності степеневого ряду.

Розглянемо послідовність функцій . Вираз вигляду

називається функціональним рядом.

Ряд є збіжним в точці , якщо збігається числовий ряд , та абсолютно збіжним , якщо збігається ряд .

Множина всіх значень аргументу , для яких функції , , ... визначені, а ряд збігається , називається областю збіжності цього ряду.

Сума називається п-ю частинною сумою ряду , а її границя – сумою цього ряду. Різницю називають залишком ряду.

Область збіжності функціонального ряду можна знайти за ознакою Даламбера або радикальною ознакою Коші.

Ознака Даламбера.

Функціональний ряд є абсолютно збіжним для тих значень аргументу х , для яких справджується нерівність

.

Якщо , ряд є розбіжним , а поведінка функціонального ряду при тих значеннях аргументу, для яких , потребує окремого дослідження.

Ознака Коші.

Функціональний ряд є абсолютно збіжним для тих значень аргументу х , для яких справджується нерівність

.

Якщо , ряд є розбіжним , а поведінка функціонального ряду при тих значеннях аргументу, для яких , потребує окремого дослідження.

Функціональний ряд вигляду , називається степеневим , а числа , , , ... , ... – коєфіцієнтами цього ряду.

Якщо , степеневий ряд має вигляд .

Для будь-якого степеневого ряду існує таке число , що для розглядуваний ряд збігається , а для ряд є розбіжним. Інтервал називається інтервалом збіжності , а число – радіусом збіжності цього ряду.

Степеневий ряд є абсолютно збіжним для значень аргументу, які задовольняють умові , тобто інтервалом збіжності такого ряду буде .

Поведінка степеневого ряду на границях інтервалу збіжності потребує окремого дослідження.

Якщо серед коефіцієнтів ряду немає таких, що дорівнюють нулю, (тобто у ряді немає пропуску степенів), радіус збіжності обчислюється за формулами

або .

Якщо радіус збіжності є нескінченно великим, ряд збігається на всій множині дійсних чисел, а якщо , ряд буде збіжним тільки в одній точці (або ).

Якщо ряд побудовано з пропуском степенів, для визначення інтервалу збіжності використовують умови для функціонального ряду, тобто нерівності або .