Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПланыПЗ_Математ_036401.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
26.02.2016
Размер:
942 Кб
Скачать
☆

РАЗДЕЛ. III. РЯДЫ Тема 7. Числовые ряды

7.1. Сходимость знакоположительных рядов

7.1.1. Типовые примеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

n

 

 

Пример 7.1.1. Исследовать на сходимость ряд ∑

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

+1

 

 

Решение. Найдем предел общего члена ряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim u

n

= lim

 

n

 

= lim

 

 

1

 

 

=1 ≠ 0 .

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n→∞ n

 

n→∞

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

Пример 7.1.2. Исследовать на сходимость ряд ∑

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

n +1

Решение. Найдем ряд для сравнения. Для этого в общем члене данного

ряда un =

 

n

 

в числителе и знаменателе оставим только старшие степени

n

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n . В результате получим v

 

=

n

 

=

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем предел

Так как ряд

расходится.

lim un

n→∞ vn

∑∞ 1

n→∞ n

= lim

n

:

1

= lim

n n

=1.

 

 

n

 

 

n→∞ n n +1

 

n→∞ n n +1

 

расходится (см. Пример 7.1.5), то данный ряд также

Пример 7.1.3. Исследовать на сходимость ряд ∑∞ 2n +1 .

n=1 n!

Решение. Исследуем ряд по признаку Даламбера. Найдем un , un+1 :

un = 2n +1, un+1 = 2((n ++1))+1 = (2n++ 3) , n! n 1 ! n 1 !

80

и предел

 

 

 

 

 

 

 

 

D = lim

un+1

= lim

(2n + 3)n!

= lim

 

(2n + 3) 1 2 ... n

=

 

 

 

1 2 ... n (n +1) (2n +1)

n→∞

un n→∞ (n +1)!(2n +1)

n→∞

 

 

 

 

= lim

(2n + 3)

 

= 0 <1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ (n +1)(2n +1)

 

 

Следовательно, ряд сходится.

 

 

 

∞

(n +1)n 2n

.

Пример 7.1.4. Исследовать на сходимость ряд ∑

n

 

 

 

n=1

3

 

Решение. Для исследования ряда используем признак Коши

 

k = lim n (n +1)n 2n

= lim

(n +1) 2 =

2 <1.

 

n→∞

3n

n→∞

3

3

 

Так как k <1, то ряд сходится.

 

 

 

 

Пример 7.1.5. Исследовать на

сходимость обобщенный гармонический

ряд

∑∞ 1 , p > 0 .

n=1 n p

Решение. Запишем производящую функцию ряда

f(x)= x1p

инайдем значение несобственного интеграла

∞dx J = ∫1 x p .

Рассмотрим два случая:

 

 

 

 

 

 

 

1)

p =1. Тогда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

dx = ln

 

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

 

x

 

 

= lim ln

 

x

 

− ln1 = ∞ – интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

1

x

 

 

 

1

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

p ≠1. Тогда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

 

 

∞

x− p+1

 

∞ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J = ∫

 

dxp = ∫x− p dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−p +1

 

 

 

 

 

 

 

1

x

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

 

 

 

= lim

x− p+1

 

−

1

 

=

 

 

−p +1

x→∞ −p +1

 

 

∞,

 

 

если

− p +1 > 0,

 

 

1

 

 

 

 

+

 

 

− p +1 < 0.

0

 

 

, если

p −1

 

 

 

 

Интеграл расходится, если p <1 и сходится, если p >1.

В силу интегрального признака можно сделать вывод: обобщенный гар-

монический ряд

∞

1

сходится, если p >1,

 

 

−

 

∑n=1 n p

p ≤1.

расходится, если

7.1.2. Контрольные вопросы

1) Что называется числовым рядом?

2) Что называется частичными суммами числового ряда?

3) Дайте определение сходящегося и расходящегося числового ряда.

4) Какой ряд называется рядом геометрической прогрессии, и при каком значении знаменателя q он сходится?

5)Сформулируйте необходимый признак сходимости ряда.

6)Сформулируйте достаточный признак расходимости ряда.

7)Будет ли необходимый признак достаточным?

8)Сформулируйте признак сравнения в общей и предельной формах.

9)Сформулируйте признаки Даламбера и Коши.

10)Сформулируйте интегральный признак сходимости ряда.

7.1.3.Практические задания

7.1.1.Сравнением с обобщенным гармоническим рядом исследовать сходимость рядов:

∞

n

 

 

 

 

 

∞

1

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

 

n

+1

 

 

 

 

 

 

а) ∑

 

 

;

 

 

б) ∑

 

 

 

;

 

 

 

в) ∑

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n3 +1

 

n=1

n +

1

 

 

 

 

 

n=1 n (n +

2)

 

 

 

 

 

∞

n

+ 5

 

 

∞

 

 

n

2

 

 

 

∞

 

n( n +1)

 

 

 

г) ∑

 

 

;

д) ∑

 

 

 

 

 

;

е) ∑

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n2

n +1

 

n=1

(n + 3)(n + 4)

 

n=1 n3 + 3n + 2

 

7.1.2. Исследовать по признаку Даламбера сходимость рядов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

∞

4

n

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ∑

2n n+1 ;

 

б) ∑

 

 

;

 

 

 

в) ∑n + 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

3n + 5

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

3

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

n!

 

 

 

 

 

∞

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

8

 

 

г) ∑

 

 

;

 

 

д) ∑

3

 

 

 

 

 

;

 

е) 1 +

 

2

+

 

+

 

+….

 

 

4

 

 

(2n +1)!

 

 

3!

4!

n=1 n +

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

82