Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
вышка2.doc
Скачиваний:
47
Добавлен:
13.02.2016
Размер:
392.19 Кб
Скачать

55. Признак сходимости Лейбница для знакопеременных рядов

Ряд вида

a1 - a2 + a3 - a4 + ... + (-1)n-1×an +..., (6.1)

an ³ 0 при n = 1,2,3,... называется знакопеременным (то есть рядом стоящие члены имеют противоположные знаки).

Для таких рядов справедлива следующая теорема.

Теорема 6.1. (Лейбница). Если абсолютные величины членов знакопеременного ряда (6.1) монотонно убывают при n ® ¥, то есть

│a1│≥│a2│≥│a3│≥…

И lniman=0, то ряд 6.1 сходится (вообще говоря, неабсолютно).

Д о к а з а т е л ь с т в о :

Рассмотрим конечную сумму ряда, состоящего из 2m членов

S2m = (a1 - a2) + (a3 - a4) + ... + (a2m-1 - a2m).

На основании условия теоремы слагаемые в скобках положительны или равны нулю, значит, S2m³0.

Если число членов 2m возрастает, то S2m - не убывает, так как каждый раз добавляются неотрицательные члены. Теперь представим, что

S2m = a1 - (a2 - a3) - (a4 - а5) - ... - a2m.

Но тогда S2m £ a1, и тогда {S2m}- монотонно неубывающая последовательность и, будучи ограниченной последовательностью, она стремится к некоторому пределу

LnI→∞MS2m=S

Также очевидно, что

S2m+1 = S2m + a2m+1,

но по условию теоремы lima2m+1=0 m→∞

и тогда имеем, что

limS2m+1=limS2m+limA2m+1=S.Получили, что последовательность частных сумм {Sn} при n ® ¥ стремится к одному и тому же пределу S, но тогда ряд по определению сходится.

З а м е ч а н и е. Погрешность при приближенном вычислении суммы сходящегося знакопеременного ряда в условиях теоремы по абсолютной величине не превышает абсолютной величины первого отброшенного члена.

56Степенной ряд

Важнейшие для практики функциональные ряды – это степенные. Степенным рядом наз. ряд вида a0+a1x+a2x2+…+anxn+…, (1)

а также ряд более общего вида

a0+a1(x-x0)+a2(x-x0)2+…+an(x-x0)n+…, (2)

где x0 – постоянная величина. О ряде (1) говорят, что он расположен по степеням x, о ряде (2) – что он расположен по степеням x-x0.

Постоянные a0, a1, . . . , an, . . . наз. коэффициентами степенного ряда.

Если обозначить x-x0 через z, то ряд (2) окажется расположенным по степеням z, т. е. примет вид (1). Поэтому в дальнейшем, если особо не оговорено, степенным рядом именуется ряд вида (1). Степенной ряд всегда сходится при x=0.

57. Теорема Абеля

Теорема. Если степенной ряд

a0+a1x+a2x2+…+anxn+… (1)

сходится в какой-либо точке x0, то он сходится абсолютно и равномерно во всяком замкнутом промежутке (a, b), лежащем внутри промежутка (-│x0│,+│x0│).

Пример. Ряд x/1+x2/2+…+xn/n+… (2)

сходится в точке x = -1, обращаясь в ряд

-1/1+1/2-1/3+1/4-…

По теореме Абеля ряд (2) сходится абсолютно и равномерно во всяком замкнутом промежутке, лежащем внутри промежутка (-1, 1), например в замкнутом промежутке (-0,99; 0,99).

Если в качестве левого конца отрезка(a, b) взять точку x0=-1, то нарушится абсолютная сходимость. Если в качестве правого конца (a, b) взять точку x=1, то ряд (2) станет расходящимя.

58. Область сходимости степенного ряда

Степенным рядом называется

функциональный ряд вида:

a0+a1x+a2x²+…+an xⁿ+…=∑an xⁿ

n=0

членами которого являются степенные

функции. Действительные числа an(n=0,1,2,…)

называются коэффициентами степенного ряда.

Теорема Абеля утверждает, что если степенной ряд

сходится при x0≠0,то он сходится абсолютно

при любом x из интервала (-|x0|,|x0|) Если же ряд расходится

при x=x1, то он расходится во всех точках,

расположенных вне интервала(-|x1|,|x1|).