Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методические указания. Понятов

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
1.46 Mб
Скачать

менной х может сходиться, а при других – расходиться. Поэтому вопрос сходимости функциональных рядов сводится к определению области сходимости ряда, т.е.совокупности значений переменной х, при которых ряд сходится.

Важным видом функциональных рядов является ряд вида

a0 a1x a2 x2 ... an xn ... an xn ,

n 0

Называемый степенным рядом.

Основным свойством степенных рядов является то, что если степенной ряд сходится при x = x0 , то он сходится и притом абсолютно для всех x x0

(теорема Абеля). Следствием теоремы Абеля является то, что для каждого степенного ряда существует такое положительное число R, что при всех х таких,

что x R (или –R<x<R), ряд абсолютно сходится, а при всех x R ряд расхо-

дится.R называется радиусом сходимости. Интервал (–R, R) называется интервалом сходимости. Если R = 0, то степенной ряд сходится только при х = 0; если R = , то ряд сходится для всех значений х. На концах интервала сходимости в точках х = R сходимость ряда надо исследовать отдельно.

Для отыскания радиуса и интервала сходимости степенных рядов можно использовать признаки Даламбера или Коши, применяемые к ряду из абсолютных величин членов исходного ряда.

Пример 81. Найти область сходимости степенного ряда

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

x

2

 

x

3

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

...

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n

2

 

3

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Применяем признак Даламбера: u

(x)

xn

,

u

(x)

 

 

xn 1

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

n 1

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

un 1 (x)

 

lim

 

xn 1n

 

 

lim

 

xn

 

 

lim

 

 

x

 

 

 

x

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 xn

n 1

1 1/ n

 

n

u

(x)

 

n

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, ряд сходится при

 

x

 

1 (–1<x<1)

и расходится при

 

x

 

1, R=1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим сходимость на концах интервала сходимости, в точках –1 и 1.

При х = –1 имеем ряд: 1 12 13 14 ... . Этот знакочередующийся ряд сходит-

ся по признаку Лейбница (см. пример 79).

При х = 1 имеем ряд: 1 12 13 ... 1n ... Это гармонический ряд, он расходится.

Вывод: область сходимости степенного ряда [-1, 1).

Записав условие сходимости ряда в общем виде для un (x) an xn , можно выразить радиус сходимости ряда R через коэффициенты an .

61

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

n 1

(x)

 

lim

 

a

xn 1

 

lim

 

a

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Признак сходимости Даламбера

lim

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n 1

 

x

или

 

 

 

 

 

a xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

u

n

(x)

 

n

 

 

n

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

lim

 

 

, следовательно,

R lim

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

x

n

n

an 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например, для ряда

 

 

из предыдущего примера

a

1

. Получаем

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R lim

 

 

an

 

 

lim

 

n 1

 

lim

 

1

 

 

1

 

1, что совпадает с R, полученным там.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично из признака Коши можно получить R 1/ lim n an .

n

xn

Пример 82. Найти область сходимости степенного ряда .

n 1 n!

Решение. an n1!

R lim

an

 

lim

a

 

n

 

n

 

n 1

 

 

 

 

 

, an 1

1

 

 

 

 

 

 

 

(n 1)!

 

 

 

(n 1)!

 

 

lim

 

n

 

 

n!

 

 

n

 

 

Находим радиус сходимости

!(n 1)

 

lim

 

n 1

 

.

 

 

 

 

 

 

n!

 

n

 

 

 

 

Вывод. Данный ряд сходится при любом значении х.

62

Литература

1. Высшая математика для экономических специальностей: учебник и практикум / Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко, И.М. Тришин, М.Н. Фридман; Под ред. проф. Н.Ш. Кремера. – М.: Юрайт, 2011. 909 с.

2.Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике. Полный курс. – М.: Айрисс-пресс, 2006.608 с.

3.Красс М.С, Чупрынов Б.П. Математика для экономистов. СПб.:

Питер, 2010. – 464 с.

4.Общий курс высшей математики для экономистов: Учебник / Под общ. ред. В.И. Ермакова. – М.: ИНФРА-М, 2010. – 656 с.

5. Сборник задач по высшей математике. 1 курс / К.Н. Лунгу, Д.Т. Письменный, С.Н. Федин, Ю.А. Шевченко. М.: Айрис-пресс, 2008. 576 с.

6.Сборник задач по высшей математике. 2 курс / К.Н. Лунгу и др., под ред. С.Н. Федина М.: Айрис-пресс, 2007. 592 с.

7.Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах.М.: Оникс, 2008. 816 с.

63

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ТИПОВЫХ РАСЧЕТОВ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Составитель:

Алексей Александрович Понятов

Учебно-методическое пособие

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И Лобачевского». 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина,23

Подписано в печать . Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 3,9. Уч.-изд. л.

Заказ № Тираж экз.

Отпечатано в типографии Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского

603600, г. Нижний Новгород, ул. Большая Покровская, 37 Лицензия ПД № 18-0099 от 14.05.01.

64

65