Разберите ряд sum_{n=1}^infty (-1)^{n-1} / sqrt{n}. Используя несколько тестов сходимости (абсолютная, условная, критерий Дирихле и др.), аргументируйте, сходится ли ряд и почему выбранный критерий применим

31 Окт в 10:00
6 +1
0
Ответы
1
Рассматриваем ряд ∑n=1∞(−1)n−1n\sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1}}{\sqrt{n}}n=1 n (1)n1 .
1) Абсолютная сходимость. Ряд модулей равен ∑n=1∞1n\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{\sqrt{n}}n=1 n 1 — это ppp-ряд с p=12≤1p=\tfrac12\le 1p=21 1, поэтому расходится. Можно также сказать через интегральный тест: ∫1∞x−1/2 dx=lim⁡R→∞2(R−1)=∞\displaystyle\int_1^\infty x^{-1/2}\,dx= \lim_{R\to\infty}2(\sqrt{R}-1)=\infty1 x1/2dx=Rlim 2(R 1)=. Следовательно исходный ряд не сходится абсолютно.
2) Альтернирующий ряд (критерий Лейбница). Положительные члены an=1na_n=\frac{1}{\sqrt{n}}an =n 1 монотонно убывают и lim⁡n→∞an=0\lim_{n\to\infty}a_n=0limn an =0. По критерию Лейбница ряд ∑(−1)n−1an\sum(-1)^{n-1}a_n(1)n1an сходится. Оценка остатка: для частичной суммы SNS_NSN остаток RN=∑n=N+1∞(−1)n−1anR_N=\sum_{n=N+1}^\infty (-1)^{n-1}a_nRN =n=N+1 (1)n1an удовлетворяет ∣RN∣≤aN+1=1N+1|R_N|\le a_{N+1}=\frac{1}{\sqrt{N+1}}RN aN+1 =N+1 1 .
3) Критерий Дирихле. Пусть bn=(−1)n−1b_n=(-1)^{n-1}bn =(1)n1. Частичные суммы Bk=∑n=1kbnB_k=\sum_{n=1}^k b_nBk =n=1k bn равны 111 или 000, значит ограничены. Последовательность an=1na_n=\frac{1}{\sqrt{n}}an =n 1 монотонно убывает к нулю. По критерию Дирихле ряд ∑anbn\sum a_n b_nan bn сходится. Это даёт другое подтверждение сходимости.
Вывод: ряд сходится условно (сходится по Лейбницу/Дирихле, но не абсолютно). По значению это η(12)=∑n=1∞(−1)n−1n1/2≈0.6048986\eta(\tfrac12)=\sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1}}{n^{1/2}}\approx 0.6048986η(21 )=n=1 n1/2(1)n1 0.6048986.
31 Окт в 11:18
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир