Примеры. Решение. Сравним данный ряд с обобщенным гармоническим рядом

1)

Решение. Сравним данный ряд с обобщенным гармоническим рядом , причем p подберем в процессе сравнения.

Выпишем предел и преобразуем его:

(2.9)

Мы пришли к пределу отношения двух степенных выражений на бесконечности. Если степень числителя меньше степени знаменателя, то предел равен 0, а это тот случай, когда признак сравнения в предельной форме не работает. Если степень числителя больше степени знаменателя, то предел равен , а это опять тот случай, когда признак сравнения в предельной форме не работает. Таким образом, нас устроит только случай, когда степень числителя равна степени знаменателя, т.е. , или (в этом случае предел равен отношению старших коэффициентов, т.е. не 0 и не ). Итак, исследуемый ряд ведет себя так же, как и ряд , т.е. сходится.

Разумеется, решение похожих задач не надо расписывать так подробно. Обычно, выписав предел (2.9), далее пишут сходится. Ясно, что слово «сходится» относится сразу к двум рядам и к , и к исходному ряду.

Следствием второго (предельного) признака сравнения является третий признак сравнения.

Теорема.Третий признак сравнения (признак сравнения в форме эквивалентных б.м. или эквивалентный признак сравнения). В общем члене ряда бесконечно малый множитель или делитель можно заменить на эквивалентный, поведение ряда (сходимость или расходимость) от этого не изменится.

Замечание 1. Напомним таблицу эквивалентных бесконечно малых величин (при ):

.

Замечание 2. При работе с эквивалентным признаком сравнения необходимо помнить, что таблица эквивалентных бесконечно малых величин выписана при , а в рядах всегда , т.е. n является бесконечно большой. А вот бесконечно малыми являются величины вида: (и вообще при ), (и вообще при ).

2)

Решение. Т.к. при (т.е. – б.м.), то , и ряд ведет себя так же, как и ряд – обобщенный гармонический ряд при p =1/2<1, т.е. расходится.

На практике запись ведут кратко:

– расходится. Ясно, что слово «расходится» относится к обоим рядам.

3) .

Решение. Т.к. , то , ряд знакоположительный, и к нему можно применять эквивалентный признак сравнения. Поскольку – б.м. при , то и = .

Последний ряд легко исследуется по признаку Даламбера (он сходится).

Несмотря на то, что предельный и эквивалентный признаки сравнения более просты по сравнению с признаком сравнения в форме неравенства, иногда без первого признака не обойтись. Покажем это на следующем примере, а заодно продемонстрируем, как надо рассуждать в общем и целом при исследовании рядов на сходимость.

4)

Решение. Проверим необходимый признак: – необходимый признак не работает. Попробуем применить признак Даламбера:

,

т.е. вопрос о сходимости ряда остается открытым. Этого следовало ожидать (см. замечание к признаку Даламбера).

Применим признак сравнения в предельной форме. Сравним данный ряд, например, с гармоническим рядом:

,

т.е. ответа о сходимости ряда нет. Аналогичная картина наблюдается и при использовании других «эталонных» рядов.

Применим, наконец, признак сравнения в форме неравенства (первый признак сравнения). Сравним данный ряд с гармоническим, у которого отброшен первый член: ... Т.к. члены рассматриваемого ряда больше членов расходящегося гармонического , что вытекает из неравенства (2.8), то данный ряд расходится.

Отметим, что для исследования сходимости данного ряда неприменим и интегральный признак, т.к. первообразная подынтегральной функции не является элементарной функцией, т.е. соответствующий неопределенный интеграл является «не берущимся».

Задачи

А) Исследовать ряды с помощью признака Даламбера:

1. 2. 3.

4. 5. 6.

B) Исследовать ряды с помощью радикального признака Коши:

7. 8. 9. 10.

C) Исследовать ряды с помощью интегрального признака Коши:

11. 12. 13.

14. 15.

D) Исследовать ряды с помощью признаков сравнения:

16. 17. 18.

19. 20. 21.

Е) Исследовать ряды на сходимость:

22. 23. 24.

25. 26. 27.

28. 29. 30.

31. 32. 33.

34. 35. 36.

37. 38. 39.

40. 41. 42.

43. 44. .

Дата добавления: 2015-07-18