- •1. Первообразная и неопределенный интеграл.
- •2. Определенный интеграл.
- •4. Свойство определенного интеграла – теорема о среднем. Обобщенная теорема о среднем.
- •5. Замена переменной в определенном интеграле.
- •6. Интегрирование по частям в определенном интеграле.
- •7. Определенный интеграл с переменным верхним пределом.
- •8. Формула Ньютона-Лейбница.
- •11. Интегральный логарифм.
- •12. Интегрирование рациональных дробей.
- •16. Несобственные интегралы по неограниченному промежутку. Теоремы сравнения.
- •9. Интеграл ошибок.
- •10. Интегральный синус. Свойства.
- •14. Формула прямоугольников
- •15.Формула трапеций.
- •13. Методы рационализации.
- •1. Подстановка Эйлера.
- •2. Универсальная тригонометрическая замена.
- •3. Интегрирование тригонометрических функций.
- •17. Несобственные интегралы от неограниченной функции. Свойства.
- •18. Интеграл, зависящий от параметра.
- •19. Гамма-функция.
- •20. Нахождение площади в декартовых координатах.
- •22. Нахождение объема тела вращения.
- •21. Нахождение длины дуги в декартовых и поляных координатах.
- •23. Числовые ряды. Сходимость. Остаток ряда. Необходимый признак сходимости.
- •25. Числовые ряды. Теоремы сравнения.
- •26. Теорема (признак Коши).
- •27. Теорема (признак Даламбера).
- •28.Интегральный признак сходимости.
- •30. Признак Лейбница сходимости знакочередующегося ряда.
- •29. Абсолютная сходимость. Свойства абсолютно сходящихся рядов.
- •34. Остаточный член формулы Тейлора в форме Лагранжа.
- •32. Степенные ряды.
- •37. Ряд Тэйлора для функций
- •38. Решение дифференциальных уравнений с помощью рядов. Функция Бесселя.
- •33. Ряд Тейлора. Необходимый и достаточный признаки сходимости.
26. Теорема (признак Коши).
Теорема.
Если в ряде с положительными членами
величина
имеет
предел
при
,
т.е.
то:
1. ряд сходится, при l<1,
2. ряд расходится при l>1.
Доказательство.
1. Пусть l<1.
Рассмотрим
q,
при котором
Начиная
с некоторого N
(
)
выполняется неравенство
Отсюда
следует, что
или
для
всех
Рассмотрим 2 ряда:
Второй ряд сходится, так как его члены образуют убывающую геометрическую прогрессию.
2.
Пусть l>1.
С
некоторого n=N
будет иметь место неравенство
или
Ряд расходится, так как его общий член не стремится к нулю (все члены больше 1).
Замечание.
Как и в признаке Даламбера случай
требует
дополнительного исследования. Среди
рядов, удовлетворяющих этому условию,
могут встретиться как сходящиеся, так
и расходящиеся ряды.
27. Теорема (признак Даламбера).
Теорема.
Если в ряде с положительными членами
отношение
последующего члена к предыдущему при
имеет
предел, т.е.
то:
1.ряд сходится, при l<1,
2. ряд расходится при l>1,
3. теорема не дает ответа при l=1.
Доказательство. 1. Пусть l<1. Рассмотрим q, при котором
Начиная
с некоторого N
(
)
выполняется неравенство
Действительно,
так как величина
стремится
к
то
разность между ними равняется
Начиная с любого N, получаем систему неравенств:
Складывая
таким образом члены последовательности,
приходим к выводу, что перед нами
геометрическая прогрессия со знаменателем
2.
Пусть l>1.
Из
равенства
следует,
что при
будет
иметь место неравенство
Это
означает, что члены ряда возрастают,
поэтому ряд расходится.
Замечание1.
Ряд будет расходиться и том случае,
когда
Это
следует из неравенства
Замечание2.
Если
но
отношение
то
Ряд расходится.
28.Интегральный признак сходимости.
Теорема.
Пусть члены ряда
положительны
и не возрастают, то есть
и
пусть f(x)
–
такая непрерывная
невозрастающая функция, что
Тогда
если несобственный интеграл
сходится/расходится,
то сходится/расходится и ряд.
Доказательство.
Примечание автора. Необходимы 2 графические иллюстрации.
Из
первого графика очевидно
Из
второго -
откуда
Рассмотрим
первый случай (сходится). Предположим,
что интеграл сходится
,
то есть имеет конечное значение.
Частичная
сумма
остается
ограниченной при всех значениях n.
Но при увеличении n
она возрастает, так как все члены
положительны. Следовательно, ряд
сходится.
Рассмотрим
второй случай (расходится). Предположим,
что
Это
значит, что при возрастании n
неограниченно возрастает интеграл
Тогда
в силу
неограниченно
возрастает. Следовательно, ряд расходится.
Замечание. Ни признак Даламбера, ни признак Коши не решают вопроса о сходимости этого ряда, так как предел равен единице.
30. Признак Лейбница сходимости знакочередующегося ряда.
Определение. Знакочередующийся ряд – ряд, у которого любые рядом стоящие члены имеют противоположные знаки.
Теорема.
Если в знакочередующемся ряде
члены
таковы, что
и
то
ряд сходится, его сумма положительна
и не превосходит первого члена.
Доказательство.
Рассмотрим сумму
первых
членов исходного ряда:
Так
как
выражения
в скобках положительные. Следовательно,
и
возрастает с возрастанием
Запишем
сумму в другом виде:
Каждая
скобка здесь также положительна. В
результате вычисления получим число,
меньшее
то
есть
Таким
образом: S
возрастает с возрастанием m
и ограничена сверху.
причем
Теперь
докажем, что «нечетные» частичные суммы
также стремятся к пределу S.
Для этого выражается
и
аналогично записывается предел
Следовательно, ряд сходится.
Замечание. Теорема Лейбница справедлива, еси неравенства выполняются, начиная с некоторого N.
