Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
MatAn_ch_5.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
21.04.2015
Размер:
893.34 Кб
Скачать

 

2

n +5

 

n+2

Упражнение 12. Исследовать сходимость ряда

5n

.

2

+2n +1

n=1

 

3n

 

19B1.5. Абсолютная и условная сходимость

знакопеременных рядов

С каждым рядом an можно связать положительный ряд, состав-

n=1

ленный из модулей его членов

(7)

an ,

n=1

сходимость которого связана со сходимостью исходного ряда. В частности, если сходится ряд (7), то сходится и исходный знакопеременный ряд.

Знакопеременный ряд называется абсолютно сходящимся, если сходится ряд (7) из модулей его членов. Знакопеременный ряд называется

условно сходящимся, если он сходится, а ряд (7) из модулей его членов расходится. Таким образом, всякий абсолютный сходящийся ряд сходится.

Пример 16. Исследовать сходимость знакопеременного ряда

sin n

n=1 3n .

Решение. Поскольку sin n 1, то общий член положительного

ряда оценивается как

 

 

sin n

 

 

1

. А так как геометрический ряд с

q =

1

 

 

 

 

n

 

 

n

3

 

 

3

 

 

 

3

 

 

сходится, то ряд из модулей членов исходного ряда также сходится. Таким образом, данный знакопеременный ряд сходится абсолютно.

Упражнение 13. Исследовать сходимость знакопеременного ряда

cos n

n=1 n2 .

20B1.6. Знакочередующиеся ряды

Далее мы более подробно остановимся на рядах, члены которых имеют чередующиеся знаки. Такие ряды называются знакочередующимися. Их принято обозначать

(8)

(1)n1an , an > 0 ,

n=1

17

а сходимость исследуют с помощью следующего признака.

 

 

 

 

 

 

 

 

Признак Лейбница. Если абсолютные величины an членов ряда

 

(8), монотонно убывая, стремятся к нулю, т.е. a

 

< a

и

 

lim a

n

= 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1

 

n

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то ряд (8) сходится. При этом любой остаток rk

= (1)n1an ряда

 

(8)

не

превосходит по

модулю

первого

 

 

 

 

n=k+1

членов, т.е.

 

из своих

 

 

rk

 

 

ak+1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 17. Выяснить, сходится ли ряд

+

 

 

+

 

... абсо-

 

 

 

36

 

49

лютно, условно или расходится.

 

 

 

 

10

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n n

 

 

Решение. Легко видеть, что общий член ряда равен

 

с

 

 

13n 3

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a =

 

 

 

 

. Так как c = lim

 

=

 

 

0, то ряд расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

13n 3

n→∞ 13n 3

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

(3n

2)

 

 

 

 

 

Упражнение 14. Выяснить, сходится ли ряд

(1)

 

абсо-

 

2

2n +2

лютно, условно или расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 18. Выяснить, сходится ли ряд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

1

 

 

1

 

+

1

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

23

 

 

36

 

49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

абсолютно, условно или расходится.

Решение. Аналогично первому примеру, общий член ряда равен

 

(1)n

и a

n

=

 

 

1

. В этом случае c = lim

1

= 0 и последователь-

13n 3

 

 

 

 

 

 

 

13n 3

 

 

 

n→∞ 13n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ность

{a

}

 

монотонно

убывает. Действительно,

 

an+1

=

13

(n +1)3

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

<1. Таким образом, исходный ряд сходится. Для определения

 

 

13n +10

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сходимости ряда

 

 

сравним его с (расходящимся)

гармониче-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 13n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

1

 

 

n

 

1

 

 

 

13n 3

 

 

 

 

ским рядом 1 .

Вычисляя предел c = lim

 

= lim

=

0,

 

 

13n 3

 

n=1

n

n→∞

1

 

n→∞

13

 

n

убеждаемся, что соответствующий ряд из модулей расходится. Исходный ряд сходится условно.

 

 

 

 

 

π

 

3 2

 

Пример 19. Выяснить,

сходится ли ряд (1)n tg

 

абсолютно,

 

3n

условно или расходится.

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Так как

функция y = tg x

монотонно

возрастает на

 

π

 

π

3 2

 

 

 

 

0;

, то последовательность an = tg

 

 

является убывающей и

3n

 

3

 

 

 

 

 

 

бесконечно малой. Поэтому исходный ряд сходится. Так как при малых

x функция tg x x ,

то сравним теперь ряд из модулей с обобщенным

гармоническим рядом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

3 2

 

 

 

 

 

π

 

 

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

 

 

 

 

 

 

tg

 

 

 

 

 

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3n

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

с = lim

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

0 .

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

n

3 2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

n→∞

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n3 2

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку ряд

 

 

сходится, то сходится и ряд an . Итак, ис-

3 2

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

ходный ряд сходится абсолютно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

Упражнение 15.

Выяснить, сходится ли ряд

 

(1)

 

 

 

абсолютно,

 

 

 

 

 

условно или расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n +ln n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n +1 абсолют-

Упражнение 16. Выяснить, сходится ли ряд (1)n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

n!

 

но, условно или расходится.

19

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]