Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.

Ряды (110,00 руб.)

0   0
АвторыГолованева Фаина Валентиновна, Петрова Елена Владимировна
ИздательствоИздательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Страниц24
ID225962
АннотацияУчебно-методическое пособие подготовлено на кафедре уравнений частных производных и теории вероятностей математического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 1-го и 2-го курсов очной формы обучения химического факультета.
Ряды / Ф. В. Голованева, Е. В. Петрова .— Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2011 .— 24 с. — 23 с. — URL: https://rucont.ru/efd/225962 (дата обращения: 24.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» РЯДЫ Учебно-методическое пособие для вузов Составители: <...> Е.В. Петрова Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011 Утверждено научно-методическим советом математического факультета 17 февраля 2011 г., протокол № 0500-02 Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. <...> С.П. Зубова Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре уравнений в частных производных и теории вероятностей математического факультета Воронежского госуниверситета. <...> Частичные суммы ряда образуют числовую последовательность час∞ тичных сумм {Sn }n=1 . <...> Ряд (1) называется сходящимся, если последовательность его частичных сумм сходится к какому-нибудь конечному числу S , которое называется суммой ряда (1). <...> Другими словами, ряд (1) сходитn =1 ся, если существует и конечен lim Sn = S . n →∞ Определение. <...> Ряд (1) называется расходящимся, если lim S n не сущеn →∞ ствует или lim S n = ∞. n →∞ Такой ряд не имеет суммы. <...> Если сходится ряд (1) и суммой его является число S , то сходится и ряд <...> a n =1 n сходится, то его общий член an стремится к нулю, т. е. lim an = 0. n →∞ Следствие (достаточное условие расходимости ряда). <...> Если lim an ≠ 0 или этот предел не существует, то ряд n <...> Знакоотрицательные ряды ( an ≤ 0 ∀ ( n ∈ N ) ) переходят в знакоположительные, если их умножить на ( −1) , что, согласно свойству 2, не влияет на сходимость ряда. <...> Достаточные признаки сходимости знакопостоянных рядов Первый признак сравнения. <...> Этот признак остается в силе, если неравенство un ≤ vn выполняется не при всех n ∈ N , а лишь начиная с некоторого номера n = n0 (согласно свойству 1). <...> Если существует lim n un = C , то этот ряд сходится при C < 1 и расходится при C > 1. n →∞ Замечание. <...> Если f ( x ) при x ≥ 1 – непрерывная, положительная и монотонно убывающая функция и f ( n ) = un ∀ ( n ∈ N ) , то знакоположительный ряд <...> u n =1 n сходится или расходится в зависимости <...>
Ряды.pdf
Стр.1
Стр.3
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Ряды.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» РЯДЫ Учебно-методическое пособие для вузов Составители: Ф.В. Голованёва, Е.В. Петрова Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011
Стр.1
1. ЧИСЛОВЫЕ РЯДЫ Определение. Пусть дана числовая последовательность 12 3 a n ,… Выражение вида aa a++ +……=∑a 1 12 3 + + a называется числовым рядом. Определение. Числа 12 3 11 2,, , a S a a2 1 n n= . S aa a3 3 = 1 + 2 + nn n ∞ = aa a a ,, , , ,……n (1) называют членами ряда, a n – S ……+ …nn называют частичными суммами ряда (1). nS – n -ая частичная сумма. общим членом ряда. Определение. Суммы конечного числа первых членов ряда == + , S aa a3 + = тичных сумм { } 1 1 + 2 + a , Частичные суммы ряда образуют числовую последовательность часS ∞ Определение. Ряд (1) называется сходящимся, если последовательность его частичных сумм сходится к какому-нибудь конечному числу ,S которое называется суммой ряда (1). Символически это записывается так: Sa a a 12 3 …… илиSa Другими словами, ряд (1) сходитn 1 =+ + + + +an ся, если существует и конечен lim . n→∞SS ствует или lim . n→∞S =∑ . n = ∞ = n Определение. Ряд (1) называется расходящимся, если lim n n =∞ Такой ряд не имеет суммы. Рассмотрим некоторые свойства числовых рядов. Свойство 1. Если сходится ряд 12 3 aa a mm m 12 3 an nm 1 n 1 ∞ = него ряда равна .uS Свойство 3. Если сходятся ряды 12 3 имеющие соответственно суммы 1S и 2 ) ( 3 3 uu u 2 ( ±+ ± + ± +…, причем сумма последнего ряда равна ± . uv u v u v ) SS 11 2 ) ( 12 3 + ++… и 12 3 vv v++ +…, S , то сходится и ряд n→∞S не сущеaa a,, , ,… + ++…, то сходится и ряд aa a++ +++ +…, получаемый из данного ряда отбрасыванием первых ∞ m членов. Ряд ∑ называется m-м остатком ряда (1). =+ Свойство 2. Если сходится ряд (1) и суммой его является число ,S то сходится и ряд ∑ , где u – произвольное число, причем сумма последuan
Стр.3
В этом случае исходный ряд ∑ называется абсолютно сходящимся. n 1 ∞ = Сходящийся ряд ∑ называется условно сходящимся, если ряд n 1 ∞ = ∑ расходится. Если ряд n 1 ∞ = ∑ абсолютно сходится, то ряд, полученный из него после n 1 ∞ = un любой перестановки его членов, абсолютно сходится и имеет ту же сумму, что и первоначальный ряд. Если ряд ∑ условно сходится, то при перестановке бесконечного n 1 ∞ = un множества его членов сумма ряда может измениться. В частности, при соответствующей перестановке членов условно сходящегося ряда можно превратить его в расходящийся ряд. Абсолютно сходящиеся ряды с суммами 1 S и 2 SS S S S S2 ) и ряд uv uv v u uv u v u v ) дов с суммами 1S и 2 ( 2 2 3 1 члена ряда. Решение. если n 4= , то 4 Если n 1= , то 1 4 u 11 = ; если 1 u 10001 = n 2= , то 2 u 101 = 2 11 101 1001 10001 ++ + 4 ; если n 3= , то 3 ; … Ряд можно записать в виде 12 3 +... Пример 2. Найти общий член ряда 234 13 5 7 ... 22 2 2 + ++ + член прогрессии находим по формуле aa d n 6 n = +− . Здесь 1== , 1 ( 1) 1, 2 Решение. Числители образуют арифметическую прогрессию 1, 3, 5, 7, …; n -й ad u 1001 = 3 ; Если ряды 12 3++ u+ + и 12 3 абсолютно и имеют соответственно суммы 1S и 2 11 1 2 1 2 ) ( 1 3 uu u +... =+ =− . ... 12 1 n ( ... vv v 1 Пример 1. Дан общий член ряда u = n 10 1n n S можно почленно складывать (вычитать). В результате получается абсолютно сходящийся ряд, сумма которого + + ++ ++ + + +nn n 1u v ) (uv u v − 2 1 + ++ + + сходятся S , то сходится абсолютно ...+ +... ... vn ... Этот ряд называется произведением двух абсолютно сходящихся ряS . Он абсолютно сходится, и его сумма равна 12 SS . + . Написать первые четыре un un un
Стр.6
поэтому 21n=− . Знаменатели образуют геометрическую прогрессию 23 an член ряда 21 2 n n 2, 2 , 2 , ... ; n-й член этой прогрессии b = . Следовательно, общий un = − . n 2n Вообще нужно иметь в виду, что несколько первых членов ряда полностью ряд не определяют. Пример 3. Исследовать сходимость ряда 21 1 1 33 6 ++ + + +... 2 1 ... ⎛⎞ n− 1 12 3 ⎜⎟ + ⎝⎠ 2 Решение. Данный ряд составлен из членов бесконечно убывающей геометрической прогрессии и поэтому сходится. Найдем его сумму. Здесь 1 = , 2 b 3 (знаменатель прогрессии). Следовательно, 1 S гармонический ряд). Решение. Воспользуемся интегральным признаком сходимости знакоположительных рядов. Исследуем на сходимость несобственный интеграл. +∞ ∫∫ dx 11 1 , если ⎪ − xx xbb b ⎩1 11 lim dx== ⎪ b →+∞ =+∞, если10 1 , если − > = ⎨⎨ >⎪⎪−⎩ ⎪ ⎪ ⎧+∞, если ⎪ ⎩ −1, если10 +∞ 1 Итак: ∫ x 1 ряд () 1 ∑n n ∞ = Согласно интегральному признаку сходимости, знакоположительный 1 ∈ сходится при > и расходится при 1 7 ≤ 1. −< 1 dx сходится, если 1 ⎧ ⎪+∞ →+∞ , если =1 lim ⎨ −+1 ≤1 1 > 1; расходится, если ≤ 1. ⎧ln , если b x 1 =1 = ≠1 = == −− . b 11 1 2 q 23 4 3 Пример 4. Исследовать сходимость ряда ∑n n 1 ∞ = 1 , ∈ (обобщенный 1 q 2 = α α α α α αα α α α α α α α α α α α α α α α
Стр.7
Если = , расходящийся ряд ∑ имеет специальное название – n 1 1 ∞ = 1 n гармонический. Пример 5. Исследовать сходимость ряда 0,6 0,51 0,501 ... 0,5 0,1 ... n ++ ⎡⎤+ ⎣⎦+ + + () Решение. Здесь lim 0,5 0 n→∞ un = ≠ и ряд расходится. Пример 6. Исследовать сходимость ряда 11 1 25 8 v n = : 1 n lim lim31 3 n nn n un →∞vn →∞ == − + ++ + ... 3 1n − +... 1 Решение. Сравним ряд с расходящимся гармоническим рядом, у которого 1 . Следовательно, исходный ряд расходится (по признаку сравнения). Пример 7. Исследовать сходимость ряда 23 12 3 35 7 ⎛⎞ ⎛⎞ ⎛ ++ +...+ ⎝⎠ ⎝⎠ ⎝ 2n + ⎟ +... . ⎜⎟ ⎜⎟ ⎜ n ⎞ 1⎠ Решение. Здесь удобно применить признак Коши, поскольку 21 n un = + , а n n предел последней дроби находится просто: == = Cu n n nn n →∞ n →∞21 →∞ + Так как lim lim lim 1 n 2 + Пример 8. Исследовать сходимость ряда 11 = n 2 . C 1 12 =< , то данный ряд сходится (по признаку Коши). 12 3 Решение. Применим признак Д’Аламбера; имеем un u n+1 = n 2 () 10 n +1 10 ; значит, () 10 D== = 2. n li 22m nn→∞lim n n →∞ + ⎛⎞ + 11 1 10 2ln2 3ln3 4ln4 111 1 ... ++ + 8 + ⎜⎟ ⎝⎠ Так как 21D=> , то исходный ряд расходится. Пример 9. Исследовать сходимость ряда () ()1 ln 1++ +... nn 10 u n n 22 2 10 + ++ + + n 23 10 = 2 , n 10 10 un+1 = ... 2 ... n () 1 2 n + n 1 + 10 , n α
Стр.8