Достаточный признак расходимости ряда
Если то ряд расходится.
Пример 2.20.
Ряд расходится по достаточному признаку расходимости, т. к.
Признаки сходимости рядов с положительными членами:
1. Признак сравнения.
Пусть и − ряды с положительными членами. Если
то эти ряды сходятся или расходятся одновременно.
2. Признак Даламбера.Пусть
Если l < 1, то ряд сходится.
Если l > 1, то ряд расходится.
3. Радикальный признак Коши. Пусть
Если l < 1, то ряд сходится.
Если l > 1, то ряд расходится.
4. Интегральный признак Коши.Пусть f(x) − непрерывная, убывающая и положительная на промежутке [1; ∞) функция. Тогда ряд сходится (расходится), если сходится (расходится) интеграл
Пример 2.21.
Исследовать на сходимость ряд:
Решение.
1. необходимо применить один из признаков сходимости положительных рядов – признак сравнения.
При ~ ~ сравним исходный ряд с расходящимся рядом .
исходный ряд расходится.
2. Применим признак Даламбера (найдем ):
ряд сходится.
3. Применим радикальный признак Коши (найдем ):
ряд расходится.
4. Применим интегральный признак Коши. Функция непрерывная, убывающая и положительная на промежутке [1; ∞).
Интеграл сходится, следовательно, и ряд сходится.
Замечание. С помощью интегрального признака Коши можно доказать, что ряд сходится при р > 1 и расходится при р ≤ 1.
2.93. Исследовать ряд на сходимость:
2) 3)
5) 6) 7) 8)
17) 18) 19) 20)
2.94. Исследовать на абсолютную и условную сходимость ряд:
1) 2) 3) 4) 5)
6) 7) 8) 9) 10)
Степенные ряды
Определение. Степенным рядом называется сумма
где ап
Множество значений х, при которых ряд сходится, называется областью сходимости ряда.
Любой степенной ряд сходится при х = 0 (его сумма S равна а0), т. е. область его сходимости не пуста.
Схема нахождения области сходимости степенного ряда:
1. Найти радиус сходимости ряда
Если R ≠ 0, то ряд сходится на интервале (− R; R).
2. Если R ≠ 0, исследовать ряд на сходимость при х = R и х = −R. В случае сходимости присоединить точку (точки) к интервалу.
Пример 2.22.
Найти область сходимости степенного ряда: 1) ; 2) .
Решение.
Найдем радиус сходимости ряда:
ряд сходится при
Пусть х = 1, тогда ряд принимает вид − сходится.
Пусть х = –1, тогда ряд принимает вид − сходится абсолютно, т. к. ряд сходится.
Ответ: [–1; 1].
ряд сходится при
Пусть х = 1, тогда ряд принимает вид − расходится.
Пусть х = –1, тогда ряд принимает вид − сходится по признаку Лейбница ( члены ряда монотонно убывают по абсолютной величине).
Ответ: [–1; 1).
2.95. Найти область сходимости степенного ряда:
1) ; 2) 3) 4) 5)
6) 7) 8) 9) 10)
11) 12) 13) 14)
Формула Маклорена (разложение функции в ряд по степеням х)
~ 11) 12)
2.97. Найти решение задачи Коши в виде степенного ряда (первые три члена ряда):
1) 2)
3) 4)
Указание.Найти первые три члена ряда по формуле Маклорена.
Формула Тейлора (разложение функции в ряд
по степеням (х – а))
~
2.98. Разложить в ряд функцию:
1) по степеням (х – 1);
2) по степеням (х + 1);
3) по степеням (x + 2);
4) по степеням (x – 1).
2.99. Вычислить приближенно с заданной точностью:
1) 2) 3)
4) 5) 6)
7) 8)
9) 10)
Контрольные задания
1. Исследовать ряд на сходимость:
1) 4)
2) 5)
3) 6)
2. Исследовать ряд на абсолютную и условную сходимость:
1) 2) 3)
3. Найти область сходимости ряда:
1) 2) 3)
4. Разложить в ряд функцию:
по степеням (х–1);
по степеням (х+1);
по степеням (x+2).
5. Вычислить приближенно с заданной точностью:
1. а) б) 2. а) б)
3. а) б)