Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
3
Добавлен:
17.05.2024
Размер:
1.07 Mб
Скачать

Признаки Дирихле и Абеля

Теорема (Признак Дирихле). Пусть

1. an

n 1

2. bn :

n 1

: an монот. 0,

Bn

 

последовательность частичных сумм

n 1

ограничена посовокупности, т.е. M 0 : n Bn M ,

 

 

 

 

 

 

Тогда anbn сходится.

 

 

n 1

 

 

 

 

 

Теорема (Признак Абеля). Пусть

 

 

1. an n 1 монотонна и

ограничена : M 0 : n

 

an

 

M ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. bn сходится,

 

 

 

 

 

n 1

Тогда anbn сходится.

n 1

Доказательство признака Дирихле

БОО an

 

невозр. , lim an 0

 

0 N : n N 0 an

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

3M

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть m n N, тогда

akbk

 

 

an 1Bn

 

 

 

am Bm

 

 

ak ak 1

Bk

 

 

 

 

 

 

k n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k n 1

 

 

 

 

M

 

3M

3M

2

M

 

 

 

3M

3

 

 

 

m 1

 

2

M an 1

am

2

 

M ak ak 1 M

Man 1

k n 1

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

для

anbn вып.

усл. Коши anbnсходится.

 

n 1

 

 

n 1

 

 

Доказательство признака Абеля

Признак Абеля можно вывести из признака Дирихле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. bn сходится Bn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 посл.част.сумм огр.посовок.

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. a

n

 

монот. и

огр. lim a

n

a

 

a

n

a

 

 

0

 

 

n 1

 

 

n

 

 

 

монот.невозр.или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

монот.неубыв.

 

 

 

 

 

 

 

a a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

anbn an

bn an a

bn +a bn

сходится.

 

 

 

 

n 1

n 1

 

 

n 1

 

 

 

 

 

n 1

 

Пример применения признака Дирихле

Исследовать на сходимость ряд sin nx

, x 0, 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 n

 

Пусть a =

1

, тогда a

 

0.

 

n

n

 

n

монот.убыв.

 

n

Пусть bn =sin nx, покажем, что Sn x sin kx ограничены при каждом x из 0,2 .

k 1

 

 

 

 

x 1

n

 

 

x

 

 

 

x 1

n

 

 

 

 

 

 

Sn x

 

 

2sin

 

 

 

2sin kxsin

 

 

 

 

2sin

 

 

cos k

2

2

2

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

x

 

 

1

 

cos

x

cos

 

 

2sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, n

2n 1

2

Sn x

x

 

 

 

 

 

x

 

 

1

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin

 

 

 

 

2

sin

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сход.по призн. Дирихле

x 0,2 .

Ряд sin nx

n 1

n

 

 

1

 

 

1

 

 

 

2

x cos k

2

x

 

 

 

 

 

Пример применения признака Абеля

 

 

 

 

( 1)

n n

n .

Задача: Исследовать сходимость ряда

 

 

 

 

 

 

 

т 2

 

ln n

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть an : an n n. Она ограничена: n 1 an 3 3,

и монотонно убывает при n 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

сходится попризнаку

Сдругойстороны,ряд bn ( 1)

 

n 1

n 1 ln n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

n

сходитсяпо

Лейбница.Значит,исследуемыйряд ( 1)

 

 

 

 

n 1

ln n

 

 

 

признаку Абеля.Эта сходимость условная, т.к.ряд n nn 1 ln n

расх.попризнакам сравнения:егообщ.член

n n

эквив

1

 

1

.

ln n

ln n

n

 

n

 

 

Зависимость суммы условно сходящегося ряда от порядка суммирования

Пример: перестановка элементов условно сходящегося ряда.

Известно, что 1

1

 

1

 

1

...

 

1 n 1

 

... ln 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переставим члены ряда так:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

3

6

8

 

2n 1

 

4n 2

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

1

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

2

2

2

 

4

2

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

1

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

1

1

 

1

 

 

... ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сумма изменилась.

...

Перестановка элементов условно сходящегося ряда

Примем без доказательства следующие утверждения.

Теорема (Переместительное свойство абсолютно сходящегося ряда)

 

 

Если ряд un сходится абсолютно, то ряд

un , полученный из него перестановкой

n 1

n 1

членов также сходится и имеет ту же сумму.

 

Теорема (Римана)

 

 

 

Если ряд un сходится условно, то

L , конечного или равного

, можно так

n 1

 

 

 

 

 

переставить члены ряда un , что получится ряд un , сумма которого равна L.

n 1

n 1

 

Группировка членов ряда

Теорема.

Если ряд un сходится, то он обладает сочетательным свойством (его члены можно

n 1

произвольно группировать, не нарушая порядка их следования, при помощи скобок).

Обратное, вообще говоря, неверно.

Пример: (1 1) (1 1) ... 0 0 ... 0,но 1 1 1 1 ... 1 n расх.

n 1

Теорема.

Если сгруппированный ряд сходится и все слагаемые внутри одних и тех же скобок одного знака, то ряд, полученный после раскрытия скобок, имеет ту же сумму.

Пример применения группировки членов ряда

 

 

1

 

n

 

 

 

 

Исследовать на сходимость ряд

 

 

 

.

 

n

 

n 1

 

 

 

Расставим скобки так, чтобы внутри были слагаемые одного знака:

 

 

1

 

n

 

 

 

1

 

1

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

...

...

 

n

 

 

 

2

3

 

 

4

5

8

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

m

1

 

 

...

 

 

1

 

 

 

 

 

m

vm ,

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

... 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m 2m

 

n 1

 

 

 

0 v

 

1

...

 

 

1

 

 

1

 

...

1

2m 1

0

m2

m2 2m

m2

m2

m

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

 

Пример применения группировки членов ряда

Покажем, что v

 

 

 

 

 

 

0 :

 

 

 

 

v

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

m монот. убыв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

2

k

 

 

 

m

2

2m k 1

 

 

 

 

m

2

4m 2

 

 

 

 

m

2

 

4m 3

 

 

k 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

 

 

 

 

 

 

 

 

2m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

k m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4m 2

 

 

m

 

 

4m 3

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

2

 

 

 

2

 

 

 

 

k 0

 

 

 

 

2m k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

 

 

 

 

 

 

 

 

2m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

2

2m

m

2

4m

 

 

 

 

 

 

 

 

m

2

4m 1

 

 

m

2

4m 1

 

 

 

 

k 0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m 1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.

 

m2

2m

 

m2

4m 1

 

m2 4m 1

 

m2

2m

 

 

m2 4m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сгруппированнный ряд лейбниц. типа сход. исх. ряд сход., т.к. группировали слагаемые одного знака.

Соседние файлы в папке Доп. лекции