- •Высшая математика
- •Тема 1. Кратные интегралы.
- •1.2 Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах
- •1.3 Вычисление двойного интеграла в полярных координатах
- •1.4 Приложения двойного интеграла
- •1.5 Тройной интеграл
- •1.6 Вычисление тройного интеграла в декартовых координатах
- •1.7 Замена переменных в тройном интеграле.
- •2. Криволинейные интегралы
- •2.1 Криволинейные интегралы второго рода. Основные понятия
- •1.8 Геометрические и физические приложения тройных интегралов
- •2.2Вычисление криволинейных интегралов второго рода
- •2.3 Формула Остроградского – Грина.
- •2.4 Условия независимости криволинейного интеграла II рода от пути интегрирования
- •2.5 Некоторые приложения криволинейного интеграла II рода
- •3. Элементы теории поля
- •3.1 Скалярное поле
- •3.2 Векторное поле
- •3.3 Специальные виды векторных полей
- •3.4 Оператор Гамильтона. Векторные дифференциальные операции
- •4. Числовые и степенные ряды
- •4.1 Числовые ряды. Основные понятия.
- •4.2 Признаки сходимости числовых рядов
- •4.3 Знакочередующиеся ряды и знакопеременные ряды
- •4.4 Степенные ряды
- •4.5 Ряды Тейлора и Маклорена
- •4.6 Разложение некоторых элементарных функций в ряд Маклорена
- •4.7 Некоторые приложения степенных рядов
- •5. Ряды фурье
- •5.1 Периодические функции и процессы
- •5.2 Тригонометрический ряд Фурье
- •5.3 Разложение в ряд Фурье четных и нечетных функций
- •5.4 Разложение в ряд Фурье функций произвольного периода
- •5.5 Представление непериодической функции рядом Фурье
- •6. Элементы операционного исчисления
- •6.1 Оригиналы и их изображение
- •6.2 Свойства преобразований Лапласа
- •6.3 Отыскание оригиналов по изображениям
- •6.4 Операционный метод решения линейных дифференциальных уравнений и их систем
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82
4.2 Признаки сходимости числовых рядов
Необходимый признак сходимости числового ряда. Гармонический ряд.
Теорема: (необходимый признак сходимости)
Если ряд
сходится, то его общий член
стремится к нулю при неограниченном
возрастанииn, т.е.![]()
Следствие: (достаточное условие расходимости ряда)
Если
или этот предел не существует, то ряд
расходится.
Пример: Исследовать
сходимость ряда
![]()
ряд расходится.
Теорема дает
необходимое условие сходимости ряда,
но не достаточное, из условия
,
не следует, что ряд сходится.
Это означает, что
существуют расходящиеся ряды, для
которых
.
Пример: гармонический
ряд![]()
![]()
,
но ряд расходится (доказательство
позже).
Достаточные признаки сходимости знакопостоянных рядов.
Необходимый признак сходимости не дает, вообще говоря, возможности судить о том, сходится ли данный ряд или нет. Сходимость и расходимость ряда во многих случаях можно установить с помощью достаточных признаков.
Признаки сравнения рядов.
Сходимость или расходимость знакоположительного ряда часто устанавливается путем сравнения его с другим рядом, о котором известно, сходится он или нет.
Теорема 1.Пусть дан положительный ряд
,
(4.2.1)
который нужно
исследовать на сходимость. Пусть имеется
также положительный ряд
,
(4.2.2)
о котором известно , что он сходится или расходится. Тогда:
если ряд (4.2.2) сходится и, начинается с некоторого значения n выполняется неравенство
,
то ряд (4.2.1) так же сходится (
не превосходит
);
если ряд (4.2.2) расходится и выполняется неравенство
,
то ряд (4.2.1) также расходится (члены
ряда
не меньше соответствующих членов ряда
).
Пример: Исследовать
на сходимость ряд
.
Сравним данный
ряд с рядом геометрической прогрессии
(ряд сходится т.к.
).
Имеем,
(
начиная с первого члена ряда),
следовательно, данный ряд сходится.
Пример 2: Исследовать
сходимость ряда
![]()
.
Сравним с расходящимся
гармоническим рядом
.
Имеем:![]()
.
Следовательно, ряд расходится.
Теорема 2(предельный признак сравнения).
Пусть даны два
знакоположительных ряда (4.2.1) и (4.2.2).
Если существует конечный и отличный от
нуля предел
![]()
,
то ряды
и
сходятся или расходятся одновременно.
Пример: Исследовать
сходимость ряда
.
Общий член ряда
.
Сравним с гармоническим рядом
.
Составим предел:
т.к. гармонический
ряд расходится, то расходится и исходный
ряд.
Признак Даламбера.
В отличие от признаков сравнения, где все зависит от догадки и запаса известных сходящихся и расходящихся рядов, признак Даламбера позволяет часто решить вопрос о сходимости ряда, проделав лишь некоторые операции над самим рядом.
Теорема 3 (Признак Даламбера)
Если в ряде с
положительными членами
отношение (n+1)-го
члена кn-му при
имеет конечный пределр, т.е.
,
то
1) ряд сходится,
если
;
2) ряд расходится,
если
;
3) если р=1,то ряд может как сходится, так и расходится.
4) ряд будет
расходится и в том случае, если
.
Замечание: признак
Даламбера целесообразно применять,
когда общий член ряда содержит выражение
вида n!или
.
Пример:
- исследовать сходимость ряда.
![]()
![]()
Составляем предел
- ряд расходится.
Радикальный признак Коши.
Теорема
4. Пусть дан ряд с положительными
членами
и существует конечный предел
,
тогда
при
ряд сходится;
при
ряд расходится;
при р=1вопрос о сходимости остается открытым.
Пример:
![]()
Составим предел

Интегральный признак Коши
Теорема 5. Пусть
члены ряда
положительны и не возрастают, т.е
и пустьf(x)- такая непрерывная и невозрастающая
функция , что
,
тогда верны следующие утверждения:
если несобственный интеграл
сходится, то сходится и ряд
;
если указанный интеграл расходится, то расходится и ряд
.
Замечание: вместо
интеграла
можно брать интеграл
,
где
.
Отбрасывание kпервых членов ряда не влияет на сходимость (или расходимость) ряда.
Пример (доказательство
расходимости гармонического ряда):
исследовать на сходимость гармонический
ряд
.
Составим интеграл
.
Интеграл расходится. Следовательно,
расходится и гармонический ряд.
Обобщенный гармонический ряд.
Рассмотрим ряд
,
где
действительное число. Ряд называетсяобобщенным гармоническим рядом.
Для исследования
ряда применим интегральный признак
Коши. Рассмотрим функцию
,
функция непрерывна, монотонно убывает
на промежутке
и
,
при![]()
=

При р=1имеем
гармонический ряд
,
который расходится. Таким образом,
обобщенный гармонический ряд
сходится при
и расходится при
.
Пример:
![]()
,
ряд сходится.
