Признак сходимости Даламбера
Изучение признака сходимости Даламбера входит в разделах о рядах в курсе математического анализа.
Будем считать, что читателю уже известно понятие последовательности. Итак, имеем последовательность {an}. Рассмотрим сумму её членов:
a1+a2+...+an или ∑nk=1an. Рассмотрим также следующую сумму: av+a2+...+an или ∑nk=van, где $v
Вычисление этих сумм в общем случае алгоритмически невозможно. В отдельных случаях используют специальные приёмы, которые в данной статье мы опустим. Перейдём к определению числового ряда.
Числовой ряд - это бесконечная сумма из бесконечной последовательности чисел:
∑∞n=1wn.
Приведём понятие сходящегося числового ряда и расходящегося. Введём обозначение некоторой конечной суммы первых n членов: Sn=w1,+w2+w3+...+wn. Такая сумма называется n-й частичной суммой ряда.
Числовой ряд сходящийся, если существует предел вида S=limn→∞Sn. Иначе ряд расходящийся.
В теории числовых рядом первым вопросом является вопрос о сходимости данного ряда. Если доказана сходимость, то следующий вопросом встаёт его сумма. Она вычисляется приближённо, с большим количеством членов в составе.
Существуют несколько признаков сходимости рядов с положительными членами:
- радикальный признак Коши;
- признак Даламбера.
В рамках данной статьи перейдём сразу ко второму признаку.
Пусть существует предел
Рисунок 1. Предел. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Если D 1, то ряд расходится.
Если D=1, то теорема не даёт ответа на вопрос о сходимости ряда.
D≠1 если члены ряда убывают или растут достаточно быстро.
Примеры
Необходимо исследовать сходимость ряда
Рисунок 2. Ряд. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Общий член знакоположительного ряда:
Рисунок 3. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
растёт с ростом n достаточно быстро за счёт "показательного множителя" 5n. Возьмём (n−1) вместо n.
Рисунок 4. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Далее
Рисунок 5. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Получилось D > 1⇒ ряд расходится.
Рисунок 6. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Так как в знаменателе n!, то дробь быстро убывает. Значит, наиболее эффективно рассмотреть признак Даламбера.
Рисунок 7. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 8. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
D
Рисунок 9. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 10. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Ряд сходится.
Другие примеры исследования сходимости ряда производятся по аналогии.