Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ряды. Учебное пособие-1.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
740 Кб
Скачать

56

57

58

59

60

( 1)n lnn ;

n=1 n

n+1

2

 

( 1)

 

( n 1)

;

n

2

+1

n=1

 

 

n1

 

 

1

 

n

( 1)

1 +

;

 

n

 

n=1

 

 

 

 

 

n

2n

+1

n

( 1)

 

3n

+1

 

;

n=1

 

 

 

 

n1

( 1)n .

n=1

n 5

1.4.Функциональные ряды

Определение Ряд, членами которого являются функции от х, называется функциональным:

 

 

un( x ) =u1( x ) +u2

( x ) + ...+un( x ) + ...

(9)

n=1

Совокупность тех значений x , при которых функциональный ряд сходится, называется областью сходимости этого ряда. Областью сходимости функционального ряда чаще всего служит какой-нибудь промежуток оси Оx.

Частичная сумма функционального ряда, т. е. сумма первых n его членов, является функцией переменной x :

Sn( x ) =u1( x ) +u2( x ) + ...+un( x )

(10)

21

В любой точке x из области сходимости функционального ряда (9) существует предел частичной суммы (10) при n →∞. В точках, не принадлежащих области сходимости функционального ряда частичная сумма Sn( x ) не имеет предела. Сумма функционального ряда является некоторой функцией от x , определенной в области сходимости ряда:

S( x ) = lim Sn( x ), x D

 

(11)

n→∞

 

 

 

Разность Rn( x ) = S( x ) Sn( x )называется остатком

функционального

ряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение Функциональный

ряд

un( x )

называется равномерно

 

 

n=1

 

 

сходящимся в области D, к функции

S (x),

если для любого ε >0 найдётся

такое число N, что для всех n>N и для всех x D справедливо неравенство

n

uk ( x ) S( x )

k=1

<ε или Rn( x ) = Sn( x ) S( x ) <ε .

Признак Вейерштрасса

(достаточный признак равномерной сходимости)

Если для ряда un( x ) на отрезке [a, b] существует сходящийся

n=1

знакоположительный числовой ряд Cn , удовлетворяющий условию

n=1

un( x ) Cn ( n =1,2,...),

то ряд un( x ) сходится на отрезке [a,b] равномерно.

n=1

Решение типовых примеров

 

 

n +1

n2

 

 

n

 

61

Найти область сходимости рядов

 

 

.

 

n

 

 

n=1

 

x

 

 

Решение По радикальному признаку Коши имеем:

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1 n2

 

 

 

 

 

 

 

n +1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

1

 

 

 

 

n +1 n

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

=

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

n

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2

 

 

 

e2 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ряд будет сходиться при

 

 

e

 

 

<1, следовательно,

1 <0 ,

<0 , так

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x2

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

как

x2 >0 , то e2 x2 <0 .

 

Ряд сходится при x (−∞;e) (e;+∞).

 

 

 

 

 

 

62 Исследовать на равномерную сходимость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x +

1

 

sin2 2x +

1

 

sin3 3x +...+

1

 

sinn nx +....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

32

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область определения (−∞;+∞). Сравним данный ряд с числовым

знакоположительным

рядом

 

 

1 +

1

 

+

1

+...+

 

1

 

 

 

+...

-

 

это

 

 

 

 

 

обобщённый

 

 

 

 

32

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гармонический ряд,

при

 

p = 2 >1 он сходится.

 

 

 

sinn nx

 

1

 

 

 

Так как

 

 

, то по

 

 

n2

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

признаку Вейерштрасса данный ряд равномерно сходится на всей оси Ох.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задания для самостоятельного решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти область сходимости рядов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

(1)n1 nenx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сosnx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

65

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 + x

2

)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67

 

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

 

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

2nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23