Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теория_рядов_12.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
09.11.2019
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

§3. Признаки сходимости знакопостоянных рядов

I. Необходимый признак сходимости рядов.

Необходимым признаком сходимости рядов является следующая теорема.

Теорема. Если ряд сходится, то предел его общего члена при равен нулю, т.е. .

Однако на практике в таком виде применять теорему для исследования ряда невозможно, т.к. мы не знаем, сходится ли наш ряд. Поэтому для практического применения необходимый признак сходимости сформулируем в следующем виде:

Следствие. Если предел общего члена ряда при не равен нулю, то ряд расходится.

Пример. Исследовать на сходимость ряд

Решение. Т.к. , следовательно (по необходимому признаку сходимости), ряд расходится.

Очень важно помнить, что из того, что , не следует ни сходимость, ни расходимость ряда. Говорят, что при необходимый признак не работает.

Замечание: Смысл или польза этого признака: если общий член ряда стремится к нулю, то ряд может быть как сходящимся, так и расходящимся, а если , то это заведомо расходящийся ряд. Этот признак является необходимым, но не достаточным.

В качестве примера рассмотрим ряд , называемый гармоническим.

Необходимый признак сходимости для этого ряда не работает, т.к. . Докажем, что ряд расходится.

Перепишем ряд в виде:

(4)

Напишем вспомогательный ряд:

(5)

Ряд (5) строится так, что каждый его член соответствующего ряда (4).

Обозначим через сумму первых членов ряда (4), и через частичную сумму ряда (5).

Т.к. каждый член ряда (4) соответствующего ему члена ряда (5), то

. (6)

Вычислим несколько частичных сумм ряда (5) для значений , равных :

………………………………………………………….

следовательно, , а тогда в силу (6) , и ряд (4) расходится.

Далее рассмотрим достаточные признаки сходимости знакоположительных рядов.

II. Признак Даламбера.

Теорема. Пусть для ряда ( ) существует предел отношения ( )-го члена ряда к –му: . Тогда:

а) если , то ряд сходится,

б) если , то ряд расходится,

в) если , то вопрос о сходимости ряда остается нерешенным, т. е. признак не работает.

Примеры. Исследовать следующие ряды на сходимость:

1)

Решение. Т.к.

то по признаку Даламбера ряд сходится.

2)

Замечание. Напомним, что , поэтому .

Решение. Воспользуемся формулой , тогда:

следовательно, по признаку Даламбера ряд сходится.

3)

Решение:

и ряд расходится.

Замечание: С помощью признака Даламбера исследовать ряды на сходимость имеет смысл только тогда, когда в выражении для - го члена ряда имеются показательная функция и/или факториал.

III. Радикальный признак Коши.

Теорема. Пусть для ряда , ( ) существует

. Тогда

а) если , то ряд сходится,

б) если , то ряд расходится,

в) если , то вопрос о сходимости ряда остается нерешенным, т. е. признак не работает.

Примеры. Исследовать следующие ряды на сходимость:

1)

Решение. Вычислим

, следовательно, по радикальному признаку Коши ряд расходится.

2)

Решение. Вычислим

, следовательно, по радикальному признаку Коши ряд сходится.

Замечание. С помощью радикального признака Коши исследовать ряды на сходимость имеет смысл тогда, когда –й член ряда представляет собой некое выражение, возведенное в –ю степень.