|
|
|
Свойства бесконечных рядов
|
|
Числовые последовательности: \(\left\{ {{a_n}} \right\}\), \(\left\{ {{b_n}} \right\}\)
Первые члены ряда: \({a_1}\), \({b_1}\)
\(N\)-ые члены ряда: \({a_n}\), \({b_n}\)
Частичная сумма ряда: \({S_n}\)
Число членов ряда: \(n\)
|
Сумма бесконечного ряда: \(L\), \(A\), \(B\)
Действительное число: \(c\)
Непрерывная функция: \(f\left( x \right)\)
Независимая переменная: \(x\)
|
-
Определение бесконечного числового ряда
Пусть задана числовая последовательность \(\left\{ {{a_n}} \right\}\). Бесконечным рядом называется сумма вида
\(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}} = {a_1} + {a_2} + \ldots + {a_n} + \ldots \)
-
Частичная сумма ряда
\({S_n} = \sum\limits_{i = 1}^n {{a_i}} = {a_1} + {a_2} + \ldots + {a_n}\)
-
Сходимость бесконечного числового ряда
Ряд сходится к \(L\), если его частичные суммы \({S_n}\) сходятся к \(L\) при \(n \to \infty \):
\(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}} = L\), если \(\lim\limits_{n \to \infty } {S_n} = L\).
-
Необходимый признак сходимости числового ряда
Если ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) сходится, то \(\lim\limits_{n \to \infty } {a_n} = 0\). Обратное утверждение неверно.
-
Достаточное условие расходимости ряда
Если \(\lim\limits_{n \to \infty } {a_n} \ne 0\) или данный предел не существует, то числовой ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) расходится.
-
Линейные свойства сходящихся рядов
Пусть даны два сходящихся ряда \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}} = A\) и \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}} = B\). Тогда справедливы следующие свойства:
\(\sum\limits_{n = 1}^\infty {\left( {{a_n} + {b_n}} \right)} = A + B\), \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {c{a_n}} = cA\),
где \(c\) − действительное число.
-
Признаки сравнения рядов
Пусть даны два ряда \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) и \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\) − такие, что для всех \(n\) выполняется условие \(0 < {a_n} \le {b_n}\). Тогда справедливы следующие признаки сравнения:
• Если \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\) сходится, то \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) также сходится;
• Если \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) расходится, то \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\) также расходится.
-
Предельные признаки сравнения рядов
Даны два ряда \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) и \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\), у которых члены \({a_n}\) и \({b_n}\) положительны для всех \(n\). Тогда справедливы следующие предельные признаки:
• Если \(0 < \lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_n}}}{{{b_n}}}\normalsize < \infty \), то оба ряда \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) и \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\) либо сходятся, либо расходятся;
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_n}}}{{{b_n}}}\normalsize = 0\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) сходится, если сходится ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\);
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_n}}}{{{b_n}}}\normalsize = \infty\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) расходится, если расходится ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{b_n}}\).
-
Обобщенный гармонический ряд
Обобщенный гармонический ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {\large\frac{1}{{{n^p}}}}\normalsize \) сходится при \(p > 1\) и расходится при \(0 < p \le 1\).
-
Интегральный признак Коши
Предположим, что \(f\left( x \right)\) является непрерывной, положительной и убывающей функцией для всех \(x \ge 1\). Тогда ряд
\(\sum\limits_{n = 1}^\infty {f\left( n \right)} = f\left( 1 \right) + f\left( 2 \right) + f\left( 3 \right) + \ldots + f\left( n \right) + \ldots \)
сходится, если сходится несобственный интеграл \(\large\int\limits_1^\infty\normalsize {f\left( x \right)dx} \), и расходится, если \(\large\int\limits_1^\infty\normalsize {f\left( x \right)dx} \to \infty \).
-
Признак Даламбера
Пусть \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) − числовой ряд с положительными членами. Тогда справедливы следующие свойства:
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_{n + 1}}}}{{{a_n}}}\normalsize < 1\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) сходится;
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_{n + 1}}}}{{{a_n}}}\normalsize > 1\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) расходится;
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \large\frac{{{a_{n + 1}}}}{{{a_n}}}\normalsize = 1\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) может как сходиться, так и расходиться. В этом случае для исследования сходимости ряда нужно использовать другие признаки.
-
Радикальный признак Коши
Рассмотрим ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) с положительными членами. В соответствии с признаком Коши:
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \sqrt[n]{{{a_n}}} < 1\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) сходится;
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \sqrt[n]{{{a_n}}} > 1\), то ряд \(\sum\limits_{n = 1}^\infty {{a_n}}\) расходится;
• Если \(\lim\limits_{n \to \infty } \sqrt[n]{{{a_n}}} = 1\), то здесь также, как и в случае признака Даламбера, вопрос о сходимости ряда остается открытым.
|
|
|
|