29462

Условно сходящиеся числовые ряды и теорема Римана

Доклад

Математика и математический анализ

Если числовой ряд сходится а ряд составленный из абсолютных величин его членов расходится то исходный ряд называется условно неабсолютно сходящимся. Теорема Римана об условно сходящихся рядах помогает при вычислении суммы бесконечного ряда. Пусть ряд сходится условно тогда для любого числа S можно так поменять порядок суммирования что сумма нового ряда будет равна S.

Русский

2013-08-21

78.92 KB

40 чел.

10Условно сходящиеся числовые ряды и теорема Римана.

Опр. Если числовой ряд сходится, а ряд , составленный из абсолютных величин его членов, расходится, то исходный ряд называется условно (неабсолютно) сходящимся.

Теорема Римана об условно сходящихся рядах помогает при вычислении суммы бесконечного ряда.

Пусть ряд  сходится условно, тогда для любого числа S можно так поменять порядок суммирования, что сумма нового ряда будет равна S.

Доказательство[править]

Составим ряд из положительных элементов ряда  и обозначим его , а элементы ряда  обозначим . Соответственно ряд из модулей отрицательных элементов  обозначим  Следовательно ряд  можно представить как: . Исходя из свойств условно сходящихся рядов  и  — расходятся, а исходя из свойств остатка ряда все остатки  и  — расходятся  в каждом из этих рядов начиная с любого места можно набрать столько членов, чтобы их сумма превзошла любое число. Пользуясь этим произведем перестановку членов ряда : Сначала возьмем столько положительных членов ряда (не меняя их порядок), чтобы их сумма превзошла SS За ними запишем столько отрицательных членов ряда (не меняя их порядок), чтобы общая сумма была меньше SS Этот процесс мысленно продолжаем до бесконечности. Таким образом все члены ряда  встретятся в новом ряду. Если всякий раз, выписывая члены  и , набирать их не больше, чем требуется для неравенства, то разница между частичной суммой нового ряда и S по модулю не превзойдет последнего написаного члена. Поскольку из свойств условно сходящихся рядов:  и , то новый ряд сходится к S

Теорема Римана. Если ряд сходится условно, то для любого числа  можно так переставить члены этого ряда, чтобы преобразованный ряд имел своей суммой именно число М.

Эта теорема подчёркивает тот факт, что условная сходимость осуществляется лишь благодаря взаимному погашению положительных и отрицательных членов и поэтому существенно зависит от порядка, в котором они следуют один за другим, между тем как абсолютная сходимость основана на быстроте убывания этих членов и от порядка их не зависит.

Пример. Исследовать на абсолютную и условную сходимость ряд .

Решение. А) Исследуем ряд на абсолютную сходимость. Обозначим и составим ряд из абсолютных величин . Получаем ряд с положительными членами, к которому применяем предельный признак сравнения рядов (теорема 2, лекция 2, разд. 2.2). Для сравнения с рядом рассмотрим ряд, который имеет вид . Этот ряд является рядом Дирихле с показателем , т.е. он расходится. Составим и вычислим следующий предел . Так как предел существует, не равен 0 и не равен ∞, то оба ряда и ведут себя одинаково. Таким образом, ряд расходится, а значит, исходный ряд не является абсолютно сходящимся.

       Б) Далее исследуем исходный ряд на условную сходимость. Для этого проверим выполнение условий признака Лейбница (теорема 1, разд. 3.1). Условие 1): , где , т.е. этот ряд знакочередующийся.  Для проверки условия 2) о монотонном убывании членов ряда используем следующий метод. Рассмотрим вспомогательную функцию , определенную при (функция такова, что при имеем ). Для исследования этой функции на монотонность найдём её производную: . Эта производная при . Следовательно, функция монотонно убывает при указанных значениях х. Полагая , получаем , где . Это означает, чтоусловие 2) выполнено.  Для проверки условия 3) находим предел общего члена : , т.е. третье условие выполняется. Таким образом, для исходного ряда выполнены все условия признака Лейбница, т.е. он сходится.

Ответ: ряд условно сходится.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68580. Учитель – це не професія, це – життєве кредо 526 KB
  Робота школи як експериментального навчального закладу за темою Формування інформаційного ландшафту та траєкторії навчальнопізнавальної діяльності учнів початкової школи у процесі вивчення інформаційних технологій англійською мовою в умовах сільської школи у контексті всеукраїнського експерименту...
68582. Управління персоналом у навчальному закладі 190.5 KB
  Зміна парадигм освіти та впровадження інноваційних технологій управління персоналом навчальними закладами впливає не тільки на зміст критеріїв оцінки педагогічної праці але й на управління нею.
68583. ДОПОМІЖНІ МАТЕРІАЛИ ПРИ ЗДІЙСНЕННІ КОНТРОЛЮ ЗА СТАНОМ ВИКЛАДАННЯ ПРЕДМЕТІВ 299 KB
  Педагогічний аналіз - засіб виховання педагогічного та учнівського колективів. Ніщо так не виховує людей, як справедлива оцінка їх діяльності та поведінки. Вона допомагає побачити свої слабкі сторони і визначити шляхи підвищення професійної майстерності.
68584. Изучение состояния преподавания государственного языка (Денисовская, Чайкинская, Константиновская школы) 194 KB
  Крым является специфическим в языковом отношении регионом Украины. Одним из факторов, определяющих эту специфику, можно считать русско-украинский и украинско-русский билингвизм (первым в каждом случае является родной язык). На протяжении многих лет разговаривать по-украински, выписывать украинские газеты и журналы...
68585. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОСПРИЯТИЯ ОБРАЗА МАТЕРИ ПОДРОСТКАМИ ИЗ ПОЛНЫХ И НЕПОЛНЫХ СЕМЕЙ 29.15 KB
  Выявляется и анализируется степень удовлетворенностью взаимоотношениями с матерью рассматриваются когнитивные поведенческие и эмоциональные критерии восприятия матери. Определяются причинно-следственные факторы возникновения материнской конфликтности в семье.
68586. О ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ ПЕДАГОГОВ К РАЗВИТИЮ ОДАРЕННОСТИ ЛИЧНОСТИ 74 KB
  В статье проведён анализ исследований по проблеме психологии одаренной личности: рассмотрены особенности психологического портрета одарённой личности готовности педагога к развитию одаренности личности предоставлены результаты анализа представлений педагогов о психологической...
68587. Выявление уровня надежности студентов 52.69 KB
  Проявление надежности оценивалось по показателям самооценки и оценки экспертов творческие способности фиксировались в реальной деятельности решении креативных задач. В статье поднимается вопрос о возможном существовании связи между показателями надежности личности академической успеваемостью...
68588. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ 75.5 KB
  В статье представлены результаты эмпирического исследования взаимосвязи уровня развития логического мышления младшего школьника способности выполнять действия по заданному образцу мыслительных операций синтеза анализа обобщения. Данные описывают особенности развития теоретического...