
- •Функции нескольких переменных
- •1. Основные понятия
- •2. Предел и непрерывность фнп
- •3. Частные производные фнп
- •4. Полный дифференциал фнп
- •5. Дифференциалы высших порядков
- •6. Дифференцирование сложных функций
- •7. Дифференцирование неявных функций
- •8. Касательная плоскость и нормаль к поверхности.
- •9. Геометрический смысл полного дифференциала первого порядка
- •10. Производная по направлению
- •11. Градиент скалярного поля
- •12. Формула Тейлора для фнп
- •13. Экстремум функции нескольких переменных
- •14. Условный экстремум
- •1. Числовые ряды. Сходимость и расходимость числовых рядов
- •2. Необходимый признак сходимости ряда
- •3. Признаки сравнения числовых рядов
- •4. Признаки Даламбера и Коши
- •5. Интегральный признак сходимости
- •6. Знакочередующиеся ряды. Признак Лейбница
- •7. Абсолютная сходимость рядов
- •8. Действия над рядами
- •9. Степенные ряды. Определение.
- •10. Интервал сходимости степенного ряда. Теорема Абеля
- •11. Свойства степенных рядов
- •12. Разложение функций в степенные ряды. Ряды Тейлора и Маклорена
- •Разложение некоторых элементарных функций в ряды Тейлора и Маклорена
- •Дифференциальные уравнения
- •1. Определение ду. Решение ду. Задача Коши. Общее и частное решения. Геометрический смысл уравнения
- •2. Решение уравнений с разделяющимися переменными, примеры
- •Однородные функции. Решение однородных ду первого порядка, примеры
- •4. Линейные уравнения. Определение, методы решений, примеры
- •5. Уравнение Бернулли. Определение, методы решений, примеры
- •6. Уравнения в полных дифференциалах, метод решения, примеры
- •7. Определение ду второго порядка. Решение ду, задача Коши, общее и частное решения
- •8. Решение уравнений, допускающих понижение порядка, примеры
- •1. Уравнения, не содержащие искомой функции и нескольких последовательных производных.
- •2. Уравнения, не содержащие явно независимой переменной.
- •3. Уравнения, однородные относительно .
- •4. Обобщенно - однородные уравнения.
- •5. Уравнение в точных производных.
- •9. Линейные однородные ду второго порядка. Свойства решений. Линейная зависимость решений. Общее решение
- •10. Линейные неоднородные ду второго порядка. Теорема о структуре общего решения.
- •5.1. Структура общего решения лнду второго порядка
- •11. Метод вариации постоянных для нахождения частного решения неоднородных ду второго порядка
- •5.2. Метод вариации произвольных постоянных
- •12. Линейные ду второго порядка с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение. Теорема об общем решении однородного уравнения
- •13. Линейные ду 2-го порядка с постоянными коэффициентами. Правила подбора частного решения неоднородного уравнения по правой части уравнения
3. Признаки сравнения числовых рядов
Определение . Числовой ряд называется знакоположительным, если un>0 при всех n=1,2,3… .
Нахождение суммы ряда S= часто связано с большими техническими трудностями. В таких случаях сумму находят приближённо: S≈Sn. Последнее равенство тем точнее, чем больше n, при условии, что ряд сходится. Сходимость или расходимость ряда во многих случаях можно установить с помощью достаточных признаков сходимости числовых рядов. В этом параграфе будем рассматривать знакоположительные числовые ряды. Для таких рядов частичные суммы S1, S2, …,Sn,… образуют возрастающую числовую последовательность S1<S2<…<Sn<… .
Возможны два случая:
1) последовательность частичных сумм неограничена; в этом случае =∞ и ряд расходится;
2) последовательность частичных сумм ограничена, то есть существует такое число С>0, что Sn<C при любых n=1,2,… . В этом случае существует конечный предел , следовательно, ряд сходится.
Таким образом, для доказательства сходимости знакоположительного числового ряда достаточно доказать ограниченность последовательности его частичных сумм.
Теорема. (Признак сравнения)
Пусть даны два знакоположительных числовых ряда
(7)
(8)
причём un≤vn при любых n=1,2,… .
Тогда: 1. Если ряд (8) сходится, то сходится и ряд (7);
2. Если ряд (7) расходится, то расходится и ряд (8).
Доказательство.
Обозначим n-е
частичные суммы рядов (7) и (8) через Sn
и sn
соответственно. Пусть ряд (8) сходится.
Это значит, что существует конечный
=s.
По условию теоремы 0< un≤vn,
поэтому Sn<sn<s
при всех n=1,2,…
, то есть последовательность {Sn}
ограничена, следовательно, ряд (7)
сходится. Пусть теперь ряд (7) расходится,
то есть
=∞.
Тогда из неравенства Sn<sn
следует, что и
=∞,
следовательно, ряд (8) расходится. Теорема
доказана.
Замечания. 1. В силу теоремы 1 признак сравнения справедлив и в случае, если un≤vn начиная с некоторого номера к, то есть при n≥k.
2. Для
использования признака сравнения нужно
иметь для сравнения ряды, про которые
заранее известно, сходятся они или
расходятся. В качестве таких рядов можно
использовать сходящуюся бесконечно
убывающую геометрическую прогрессию,
а также обобщённые гармонические ряды
где к
– действительное
число. Несколько позже будет доказано,
что при к≤1
такие ряды расходятся, а при k>1
сходятся. При к=1
получаем уже упоминавшийся расходящийся
гармонический ряд.
Пример
Исследовать на сходимость ряд
.Рассмотрим
расходящийся ряд
Он
расходится, так как получен из
гармонического ряда отбрасыванием
u1=1.
Так как ln(n+1)<n+1
при любом n=1,2,…,
то
поэтому
данный ряд расходится по признаку
сравнения.
Теорема (Предельный признак сравнения)
Пусть
даны два знакоположительных числовых
ряда (7) и (8). Если существует конечный
предел
≠0,
то ряды (7) и (8) сходятся или расходятся
одновременно.
Доказательство.
По условию теоремы существует конечный
предел
.
Это означает, что для любого положительного
числа Е
существует такой номер N,
что для всех номеров n≥N
выполняется условие
Последнее неравенство равносильно
двойному неравенству –E<
-A<E
или A-E<
<A+E
или
(9)
Неравенство
(9) верно при любом E>0.
Выберем поэтому Е
так, чтобы выполнялось А-Е>0.
Если ряд (8) сходится, то сходится и ряд
по теореме 2. Но тогда по признаку
сравнения, учитывая (9), сходится и ряд
(7). Если ряд (7) сходится, то по признаку
сравнения, учитывая (9), сходится ряд
и по теореме 2 сходится ряд (8). Аналогично
доказывается, учитывая (9), что из
расходимости одного из рядов следует
расходимость другого ряда. Докажите
эту часть самостоятельно.
Замечание. Предельный признак сравнения рекомендуется применять в тех случаях, когда общий член ряда представляет собой отношение степенных функций. Для сравнения выбирается обобщённый гармонический ряд, общий член которого равен отношению старших степеней числителя и знаменателя общего члена данного ряда.
Пример.
Исследовать
на сходимость ряд
Здесь un=
Возьмём
для сравнения ряд с общим членом vn=
то
есть расходящийся гармонический ряд
Применим предельный признак сравнения.
¹0,
следовательно,
данный ряд расходится по предельному
признаку сравнения.