Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
MatAn_ch_5.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
21.04.2015
Размер:
893 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)n−1an , 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)n−1an 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

n−1

 

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]