Исследуйте сходимость ряда с общим членом a_n = (-1)^n / sqrt(n) + 1/n. Какие тесты лучше всего применить, существует ли абсолютная сходимость, и как интерпретировать результат с точки зрения условной сходимости
Кратко: ряд расходится (частичные суммы → +∞). Абсолютной сходимости нет; условной тоже — ряд не сходится. Обоснование: - Разложим an=(−1)nn+1n=bn+cna_n=\dfrac{(-1)^n}{\sqrt n}+\dfrac{1}{n}=b_n+c_nan=n(−1)n+n1=bn+cn, где bn=(−1)nnb_n=\dfrac{(-1)^n}{\sqrt n}bn=n(−1)n, cn=1nc_n=\dfrac{1}{n}cn=n1. - По признаку Лейбница ряд ∑bn\sum b_n∑bn сходится, потому что 1/n↓01/\sqrt n\downarrow01/n↓0. Обозначим его частичную сумму BN→B∈RB_N\to B\in\mathbb RBN→B∈R. - Ряд ∑cn=∑1/n\sum c_n=\sum 1/n∑cn=∑1/n — гармонический, расходится (CN=∑n=1N1/n→+∞C_N=\sum_{n=1}^N 1/n\to+\inftyCN=∑n=1N1/n→+∞). - Тогда частичные суммы исходного ряда равны SN=BN+CN→B+(+∞)=+∞\;S_N=B_N+C_N\to B+(+\infty)=+\inftySN=BN+CN→B+(+∞)=+∞, значит ряд расходится. Абсолютная сходимость невозможна: - Для чётных индексов n=2kn=2kn=2k имеем a2k=12k+12k≥12ka_{2k}=\dfrac{1}{\sqrt{2k}}+\dfrac{1}{2k}\ge \dfrac{1}{\sqrt{2k}}a2k=2k1+2k1≥2k1, следовательно ∑n=1∞∣an∣≥∑k=1∞∣a2k∣≥∑k=1∞12k=12∑k=1∞k−1/2=+∞.
\sum_{n=1}^\infty |a_n|\ge\sum_{k=1}^\infty |a_{2k}|\ge\sum_{k=1}^\infty \frac{1}{\sqrt{2k}}=\frac{1}{\sqrt2}\sum_{k=1}^\infty k^{-1/2}=+\infty. n=1∑∞∣an∣≥k=1∑∞∣a2k∣≥k=1∑∞2k1=21k=1∑∞k−1/2=+∞. Вывод: ряд расходится (не сходится ни абсолютно, ни условно).
Обоснование:
- Разложим an=(−1)nn+1n=bn+cna_n=\dfrac{(-1)^n}{\sqrt n}+\dfrac{1}{n}=b_n+c_nan =n (−1)n +n1 =bn +cn , где bn=(−1)nnb_n=\dfrac{(-1)^n}{\sqrt n}bn =n (−1)n , cn=1nc_n=\dfrac{1}{n}cn =n1 .
- По признаку Лейбница ряд ∑bn\sum b_n∑bn сходится, потому что 1/n↓01/\sqrt n\downarrow01/n ↓0. Обозначим его частичную сумму BN→B∈RB_N\to B\in\mathbb RBN →B∈R.
- Ряд ∑cn=∑1/n\sum c_n=\sum 1/n∑cn =∑1/n — гармонический, расходится (CN=∑n=1N1/n→+∞C_N=\sum_{n=1}^N 1/n\to+\inftyCN =∑n=1N 1/n→+∞).
- Тогда частичные суммы исходного ряда равны SN=BN+CN→B+(+∞)=+∞\;S_N=B_N+C_N\to B+(+\infty)=+\inftySN =BN +CN →B+(+∞)=+∞, значит ряд расходится.
Абсолютная сходимость невозможна:
- Для чётных индексов n=2kn=2kn=2k имеем a2k=12k+12k≥12ka_{2k}=\dfrac{1}{\sqrt{2k}}+\dfrac{1}{2k}\ge \dfrac{1}{\sqrt{2k}}a2k =2k 1 +2k1 ≥2k 1 , следовательно
∑n=1∞∣an∣≥∑k=1∞∣a2k∣≥∑k=1∞12k=12∑k=1∞k−1/2=+∞. \sum_{n=1}^\infty |a_n|\ge\sum_{k=1}^\infty |a_{2k}|\ge\sum_{k=1}^\infty \frac{1}{\sqrt{2k}}=\frac{1}{\sqrt2}\sum_{k=1}^\infty k^{-1/2}=+\infty.
n=1∑∞ ∣an ∣≥k=1∑∞ ∣a2k ∣≥k=1∑∞ 2k 1 =2 1 k=1∑∞ k−1/2=+∞.
Вывод: ряд расходится (не сходится ни абсолютно, ни условно).