Это не официальный сайт wikipedia.org 01.01.2023

Абсолютная сходимость — Википедия

Абсолютная сходимость

(перенаправлено с «Абсолютная сходимость рядов»)

Сходящийся ряд a n называется сходящимся абсолютно, если сходится ряд из модулей | a n | , иначе — сходящимся условно.

Аналогично, если несобственный интеграл f ( x ) d x от функции сходится, то он называется сходящимся абсолютно или условно в зависимости от того, сходится или нет интеграл от её модуля | f ( x ) | d x .

В случае общего нормированного пространства модуль в определении заменяется на норму.

РядыПравить

Признаки абсолютной сходимостиПравить

Признак сравненияПравить

Если N 0 : | a n | b n   при n N 0  , то:

  • если ряд b n   сходится, то ряд a n   сходится абсолютно
  • если ряд a n   расходится, то ряд b n   расходится
Согласно критерию Коши, ε > 0   N N 0   m n N : | k = n m b k | ε  . Значит, | k = n m a k | k = n m | a k | k = n m b k | k = n m b k | ε  , и по критерию Коши ряд a n   сходится. Второе утверждение следует из первого, так как если бы ряд b n   сходился, то и ряд a n   сходился бы.

Признак сходимости рядов с монотонно убывающими членамиПравить

Пусть a 1 a 2 a 3 . . . 0  . Тогда ряд n = 1 a n   сходится тогда и только тогда, когда сходится ряд k = 0 2 k a 2 k = a 1 + 2 a 2 + 4 a 4 + 8 a 8 + . . .  

Признаки Коши и д’АламбераПравить

Признак д’Аламбера

Ряд a n  

  1. Сходится абсолютно, если lim ¯ n | a n + 1 a n | < 1  
  2. Расходится, если lim _ n | a n + 1 a n | > 1  
  3. Существуют как сходящиеся, так и расходящиеся ряды, для которых lim _ n | a n + 1 a n | 1 lim ¯ n | a n + 1 a n |  

Признак Коши

Пусть задан ряд a n   и α = lim ¯ n | a n | n  . Тогда

  1. Если α < 1  , то ряд сходится абсолютно
  2. Если α > 1  , то ряд расходится
  3. Существуют как сходящиеся, так и расходящиеся ряды, для которых α = 1  

Утверждение о сходимости в признаках Коши и Даламбера выводится из сравнения с геометрической прогрессией (со знаменателями lim ¯ n | a n + 1 a n |   и α   соответственно), о расходимости — из того, что общий член ряда не стремится к нулю.

Если признак Даламбера указывает на сходимость, то и признак Коши указывает на сходимость; если признак Коши не позволяет сделать вывода о сходимости, то и признак Даламбера тоже не позволяет сделать никаких выводов. Признак Коши сильнее признака Даламбера, поскольку существуют ряды, для которых признак Коши указывает на сходимость, а признак Даламбера не указывает на сходимость.

Интегральный признак Коши — МаклоренаПравить

Пусть задан ряд n = 1 a n , a n 0   и функция f ( x ) : R R   такая, что:

  • f ( x )   нестрого монотонно убывает: x 1 < x 2 f ( x 1 ) f ( x 2 )  
  •   n :   f ( n ) = a n  

Тогда ряд n = 1 a n   и интеграл 1 f ( x ) d x   сходятся или расходятся одновременно, причём k 1   n = k a n k f ( x ) d x n = k + 1 a n  

Признак РаабеПравить

Пусть задан ряд a n  , a n > 0   и R n = n ( a n a n + 1 1 )  .

  1. Если lim _ n R n > 1  , то ряд сходится
  2. Если lim ¯ n R n 1  , то ряд расходится
  3. Существуют как сходящиеся, так и расходящиеся ряды, для которых lim _ n R n 1 lim ¯ n R n  

Признак Раабе основан на сравнении с обобщённым гармоническим рядом

Действия над рядамиПравить

  • Если оба ряда a n   и b n   сходятся абсолютно, то и их сумма ( a n + b n )   сходится абсолютно
  • Если хотя бы один из рядов n = 0 a n   и n = 0 b n   сходится абсолютно, то их произведение по Коши c n , c n = k = 0 n a k b n k   сходится, если же оба ряда сходятся абсолютно, то и их произведение сходится абсолютно
  • Ряд сходится абсолютно тогда и только тогда, когда каждая его перестановка сходится. При этом все перестановки абсолютно сходящегося ряда сходятся к одной и той же сумме.

ПримерыПравить

Рассмотрим ряд 1 2 + 1 3 + 1 2 2 + 1 3 2 + 1 2 3 + . . .  . Для этого ряда:

  • lim _ n a n + 1 a n = lim n ( 2 3 ) n = 0  
  • lim ¯ n a n n = lim n 1 2 n 2 n = 1 2  
  • lim ¯ n a n + 1 a n = lim n ( 3 2 ) n = +  

Таким образом, признак Коши указывает на сходимость, признак Даламбера же не позволяет сделать никаких заключений.

Рассмотрим ряд n = 1 2 n ( 1 ) n  

  • lim ¯ n a n + 1 a n = lim n 2 n + 1 + 1 2 n 1 = 8  
  • lim _ n a n + 1 a n = lim n 2 n + 1 1 2 n + 1 = 1 2  
  • lim ¯ n a n n = lim n 2 2 ( 1 ) n n = 2  

Таким образом, признак Коши указывает на расходимость, признак Даламбера же не позволяет сделать никаких заключений.

Ряд n = 1 1 n α   сходится при α > 1   и расходится при α 1  , однако:

  • lim _ n a n + 1 a n = lim n ( n n + 1 ) α = 1  
  • lim ¯ n a n n = lim n n α / n = 1  
  • lim ¯ n a n + 1 a n = lim n ( n n + 1 ) α = 1  

Таким образом, признаки Коши и Даламбера не позволяют сделать никаких выводов.

Ряд n = 1 ( 1 ) n n   сходится условно по признаку Лейбница, но не абсолютно, так как гармонический ряд n = 1 | ( 1 ) n n | = n = 1 1 n   расходится.

Абсолютная сходимость несобственных интегралов первого родаПравить

Определение

Несобственный интеграл первого рода a + f ( x ) d x   называется абсолютно сходящимся, если сходится интеграл a + | f ( x ) | d x  .

Свойства
  • из сходимости интеграла a + | f ( x ) | d x   вытекает сходимость интеграла a + f ( x ) d x  .
  • Для выявления абсолютной сходимости несобственного интеграла первого рода используют признаки сходимости несобственных интегралов первого рода от неотрицательных функций.
  • Если интеграл a + | f ( x ) | d x   расходится, то для выявления условной сходимости несобственного интеграла первого рода могут быть использованы признаки Абеля и Дирихле.

Абсолютная сходимость несобственных интегралов второго родаПравить

Определение

Пусть f ( x )   определена и интегрируема на [ a ; b ε   ] ε   ( 0 ; b a )  , неограничена в левой окрестности точки b  . Несобственный интеграл второго рода a b f ( x ) d x   называется абсолютно сходящимся, если сходится интеграл a b | f ( x ) | d x  .

Свойства
  • из сходимости интеграла a b | f ( x ) | d x   вытекает сходимость интеграла a b f ( x ) d x  .
  • Для выявления абсолютной сходимости несобственного интеграла второго рода используют признаки сходимости несобственных интегралов второго рода от неотрицательных функций.
  • Если интеграл a b | f ( x ) | d x   расходится, то для выявления условной сходимости несобственного интеграла второго рода могут быть использованы признаки Абеля и Дирихле.

ИсточникиПравить

  • Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. — Изд. 7-е, стереотипное. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1967. — С. 296.

См. такжеПравить