Перейти к содержанию

Абсолютная и условная сходимость

Математика Алгебра Сложность 2/5

Начало урока

Зачем нужна эта тема?

До сих пор каждый признак сходимости в вашем арсенале — сравнения, Даламбера, Коши, интегральный — был предназначен для рядов с неотрицательными членами. Но многие важные ряды содержат члены, меняющие знак. Знакочередующийся гармонический ряд $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n+1}}{n}=1-\tfrac12+\tfrac13-\tfrac14+\cdots$ — простейший пример: его члены не все положительны, поэтому ни один из признаков для неотрицательных рядов напрямую не применим.

Два чётких вопроса возникают при встрече с любым знакопеременным рядом $\sum a_n$:

  1. Сходится ли абсолютный ряд $\sum |a_n|$?
  2. Сходится ли исходный ряд $\sum a_n$?

Казалось бы, возможны четыре комбинации. Одна из них — «$\sum|a_n|$ сходится, а $\sum a_n$ расходится» — исключена центральной теоремой этого урока. Оставшиеся три определяют трихотомию, которая классифицирует каждый ряд, с которым вы когда-либо столкнётесь.

1. Знакочередующиеся ряды и признак Лейбница

Определение — Знакочередующийся ряд

Ряд называется знакочередующимся, если его члены строго чередуются по знаку. Стандартные формы записи:

$$\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n+1}b_n = b_1 - b_2 + b_3 - b_4 + \cdots \qquad (b_n > 0)$$

$$\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n}b_n = -b_1 + b_2 - b_3 + b_4 - \cdots \qquad (b_n > 0)$$

Теорема (Признак Лейбница для знакочередующихся рядов)

Пусть $\{b_n\}$ — последовательность положительных чисел, удовлетворяющая условиям:

  1. $b_{n+1}\le b_n$ для всех $n$  (монотонное убывание), и
  2. $\displaystyle\lim_{n\to\infty}b_n = 0$.

Тогда знакочередующийся ряд $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n+1}b_n$ сходится.

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 15
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя