22. Числовой ряд. Сходимость и сумма ряда. Признак Даламбера.

Числовой ряд — это числовая последовательность, рассматриваемая вместе с другой последовательностью, которая называется последовательностью частичных сумм (ряда).

Рассматриваются числовые ряды двух видов

• вещественные числовые ряды — изучаются в математическом анализе;

Сумма числового ряда определяется как предел, к которому стремятся суммы первых n слагаемых ряда, когда n неограниченно растёт. Если такой предел существует и конечен, то говорят, что ряд сходится, в противном случае — что он расходится^[1]. Элементы ряда представляют собой либо вещественные, либо комплексные числа.комплексные числовые ряды — изучаются в комплексном анализе;

Признаки сходимости

Для степенных рядов есть несколько теорем, описывающих условия и характер их сходимости.

• Первая теорема Абеля: Пусть ряд сходится в точке . Тогда этот ряд сходится абсолютно в круге и равномерно по на любом компактном подмножестве этого круга.

Обращая эту теорему, получаем, что если степенной ряд расходится при , он расходится при всех , таких что . Из первой теоремы Абеля также следует, что существует такой радиус круга (возможно, нулевой или бесконечный), что при ряд сходится абсолютно (и равномерно по на компактных подмножествах круга ), а при  — расходится. Это значение называется радиусом сходимости ряда, а круг  — кругом сходимости.

• Формула Коши-Адамара: Значение радиуса сходимости степенного ряда может быть вычислено по формуле:

(По поводу определения верхнего предела см. статью «Частичный предел последовательности».)

Пусть и  — два степенных ряда с радиусами сходимости и . Тогда

Если у ряда свободный член нулевой, тогда

Вопрос о сходимости ряда в точках границы круга сходимости достаточно сложен и общего ответа здесь нет. Вот некоторые из теорем о сходимости ряда в граничных точках круга сходимости:

• Признак Д’Аламбера: Если при и выполнено неравенство

тогда степенной ряд сходится во всех точках окружности абсолютно и равномерно по .

• Признак Дирихле: Если все коэффициенты степенного ряда положительны и последовательность монотонно сходится к нулю, тогда этот ряд сходится во всех точках окружности , кроме, быть может, точки .

• Вторая теорема Абеля: Пусть степенной ряд сходится в точке . Тогда он сходится равномерно по на отрезке, соединяющем точки 0 и .

Сумма степенного ряда как функция комплексного параметра является предметом изучения теории аналитических функций.

23. Степенные ряды. Свойства степенных рядов. Теорема Абеля.

Степенной ряд с одной переменной — это формальное алгебраическое выражение вида:

в котором коэффициенты берутся из некоторого кольца .

.Сумма степенного ряда

(2)

является непрерывной функцией в каждой точке интервала сходимости .

2.Ряд

,

(4)

полученный почленным дифференцированием ряда (2), является степенным рядом с тем же, что и ряд (2), интервалом сходимости . Сумма ряда (4) .

Замечание. Ряд (4) также можно почленно дифференцировать и сумма полученного после этого ряда равна , и так далее. Таким образом, сумма ряда (2) является бесконечно дифференцируемой функцией в интервале сходимости . Сумма ряда полученного из ряда (2) – кратным дифференцированием, равна . Область сходимости степенного ряда при дифференцировании не изменится.

3. Пусть числа и принадлежат интервалу сходимости ряда (2). Тогда имеет место равенство

(5)

если степенной ряд

где - комплексные числа, сходится при то он абсолютно и равномерно сходится в любом круге радиуса с центром в точке b. Установлена Н. Абелем [2]. Из этой теоремы вытекает, что существует число обладающее тем свойством, что при ряд сходится, а при расходится. Это число Rназ. радиусом сходимости ряда (*), а круг наз. кругом сходимости ряда (*).

24. Разложений функций в степенные ряды. Ряд Тейлора.

Если в некоторой окрестности точки х=а функция f(x) имеет конечные производные f'(x), f"(x), ..., f⁽ⁿ⁺¹⁾(x), то для каждого значения х из этой окрестности справедлива формула Тейлора:

где а<ξ<х или x<ξ

Если последний член в формуле Тейлора (остаточный член) стремится к нулю при n→∞, то в данной окрестности точки х=а функция f(x) может быть представлена рядом Тейлора (при а=0 он называется рядом Маклорена):

В частности, такое представление функции f(x) справедливо, если в рассматриваемой окрестности точки х=а выполняется условие

при любом натуральном n (М не зависит от n). Это есть достаточное условие для того, чтобы остаточный член в формуле Тейлора стремился к нулю.

Степенные ряды дают возможность заменить данную функцию приближенно равной ей суммой некоторого числа первых членов ряда, т. е. многочленом; для приложений важны ряды, сходящиеся быстро, т. е. такие, в которых сумма небольшого числа первых членов дает приближение с желаемой точностью. Ниже приводятся некоторые из примечательных степенных рядов.

Ряд Те́йлора — разложение функции в бесконечную сумму степенных функций.

Ряд назван в честь английского математика Брука Тейлора, хотя ряд Тейлора был известен задолго до публикаций Тейлора — его использовали ещё в XVII веке Грегори, а также Ньютон.

Ряды Тейлора применяются при аппроксимации функции многочленами. В частности, линеаризация уравнений происходит путём разложения в ряд Тейлора и отсечения всех членов выше первого порядка.

Пусть функция бесконечно дифференцируема в некоторой окрестности точки . Формальный ряд

называется рядом Тейлора функции в точке .

25. Функции спроса и предложения.

26. Функция полезности. Кривые безразличия.