
- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ
- •Знакочередующийся ряд.Теорема Лейбниц
- •Теорема Лейбница
- •Оценка остатка ряда лейбницевского типа
- •Абсолютно и условно сходящиеся ряды.
- •Примеры
- •Монотонность в признаке Лейбница
- •Монотонность в знакочередующихся рядах
- •Исследование ряда на абсолютную сходимость
- •Преобразование Абеля
- •Признаки Дирихле и Абеля
- •Доказательство признака Дирихле
- •Доказательство признака Абеля
- •Пример применения признака Дирихле
- •Пример применения признака Абеля
- •Зависимость суммы условно сходящегося ряда от порядка суммирования
- •Перестановка элементов условно сходящегося ряда
- •Группировка членов ряда
- •Пример применения группировки членов ряда
- •Пример применения группировки членов ряда
- •Вопросы к экзамену
- •Дистанционный курс высшей математики НИЯУ МИФИ

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.