Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛЕКЦІЯ 17.docx
Скачиваний:
8
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
250.93 Кб
Скачать

Гармонійний ряд

Гармонійним називається ряд

. (14.11)

Цей ряд першим в історії математики був досліджений на збіжність. Необхідна умова збіжності виконується:

.

Але ще Я. Бернулі довів, що цей ряд є розбіжним.

Гармонійний ряд і геометрична прогресія найчастіше вибираються для порівняння згідно з теоремами 1 і 2. Також використовують узагальнений гармонійний ряд:

(14.12)

Він збігається, якщо , і розбігається, якщо .

Приклад 3. Дослідити на збіжність числовий ряд

.

Починаючи з другого члена, виконується нерівність

.

Ряд

є геометрична прогресія. Її знаменник , так що прогресія збіжна. За теоремою 1 маємо, що досліджуваний ряд також є збіжним.

Приклад 4. Дослідити на збіжність числовий ряд

.

Знайдемо

.

Необхідна умова виконується, але прямує до нуля як , тому що . Враховуючи це, виберемо як ряд порівняння гармонійний ряд і застосуємо теорему 2:

,

Тобто досліджуваний ряд повинен бути розбіжним, бо гармонійний ряд розбігається.

Ознаки Даламбера, Коші, Маклорена-Коші

Ознака Даламбера. Якщо , починаючи з деякого номера, і існує границя (скінчена або нескінчена)

, (14.13)

то при ряд збігається, при - розбігається. Якщо , то ознака не дає відповіді на питання збіжності.

Приклад 5. Дослідити на збіжність числовий ряд

.

Зауважимо, що . За ознакою Даламбера

Тому ряд збігається.

Приклад 6. Дослідити на збіжність ряд

.

За ознакою Даламбера

Ознака відповіді про збіжність чи розбіжність ряду не дає. Але за необхідною ознакою збіжності маємо

, тобто ряд є розбіжним.

Радикальна ознака Коші. Якщо , починаючи з деякого номера, і існує границя (скінчена або нескінчена)

, (14.14)

то при ряд збігається, при - розбігається. При ознака відповіді на питання, розбіжний ряд чи збіжний, не дає.

Приклад 7. Дослідити на збіжність числовий ряд

.

За радикальною ознакою

,

тобто ряд збігається.

Інтегральна ознака Маклорена-Коші. Нехай члени ряду додатні і монотонно спадають:

і - така неперервна монотонно спадна функція, що , тоді ряд і невласний інтеграл І-го роду

(14.15)

збігаються або не збігаються одночасно.

Приклад 8. Дослідити на збіжність числовий ряд

.

Члени ряду додатні і монотонно спадають:

.

Введемо неперервну функцію . Тоді .

Розглянемо невласний інтеграл

Інтеграл розбігається. Тому за ознакою Коші-Маклорена ряд також розбігається.

14.3. Знакозмінні ряди

Знакозмінним називається ряд, в якому є нескінченна кількість як додатних, так і від’ємних членів.

Якщо ряд (1) збігається одночасно з рядом з модулів

, (14.16)

то ряд (14.1) називається абсолютно збіжним.

Якщо ряд (14.1) збігається, а ряд (14.16) розбігається, то ряд (14.1) називається умовно збіжним.

Теорема Коші. Щоб збігався знакозмінний ряд (14.1), достатньо, щоб збігався додатній ряд з модулів (14.16).

Ця умова не є необхідною для збіжності ряду, але коли вона виконується, ряд збігається абсолютно.

Ознака Лейбніца. Якщо знакозмінний ряд має вигляд

, (14.17)

де , і його члени монотонно спадають за абсолютною величиною, тобто , і існує границя

, (14.18)

то ряд збігається.

Ознака Лейбніца не дає відповіді на запитання, як збігається ряд: абсолютно чи умовно. Тут потрібне додаткове дослідження.

Приклад 9. Дослідити на умовну або абсолютну збіжність числовий ряд

.

По-перше, перевіримо, чи виконується необхідна умова збіжності:

.

Необхідна умова виконується. Модулі членів ряду утворюють монотонно спадну послідовність

.

Тому за ознакою Лейбніца ряд збігається. Щоб з’ясувати, умовно він збігається чи абсолютно, розглянемо ряд з модулів

.

Цей ряд є частинним випадком узагальненого гармонійного ряду (14.12), коли . При ряд розбігається. Розбіжність легко перевірити, використовуючи інтегральну ознаку. Інтеграл

є розбіжним. Тому розглянутий знакозмінний ряд збігається умовно.

Приклад 10. Дослідити на умовну та абсолютну збіжність ряд

.

Очевидно, що . Ряд з додатними членами

.

також є узагальненим гармонійним рядом при р=2. Ряд збігається, тому що . За першою теоремою порівняння буде збіжним і ряд

.

Це ряд з модулів членів заданого знакозмінного ряду. За теоремою Коші його збіжність забезпечує абсолютну збіжність знакозмінного ряду.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]