Исследуйте сходимость ряда sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1} / sqrt(n). Объясните, какой тест применим и какие свойства сходимости можно получить (условная/абсолютная)
Рассмотрим ряд ∑n=1∞(−1)n+11n\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\frac{1}{\sqrt{n}}∑n=1∞(−1)n+1n1. 1) Применимый тест — признак Лейбница (альтернирующий ряд): положительная последовательность an=1na_n=\frac{1}{\sqrt{n}}an=n1 монотонно убывает и стремится к нулю: an=1n↘0\displaystyle a_n=\frac{1}{\sqrt{n}}\searrow0an=n1↘0. По признаку Лейбница ряд сходится. 2) Абсолютная сходимость: ряд модулей ∑n=1∞∣(−1)n+1n∣=∑n=1∞1n=∑n=1∞n−1/2\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left|\frac{(-1)^{n+1}}{\sqrt{n}}\right|=\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{\sqrt{n}}=\sum_{n=1}^\infty n^{-1/2}n=1∑∞n(−1)n+1=n=1∑∞n1=n=1∑∞n−1/2
— это ppp-ряд с p=12≤1p=\tfrac12\le1p=21≤1, значит расходится (или по интегральному признаку). Следовательно исходный ряд сходится условно, но не абсолютно. 3) Оценка остатка: для частичной суммы SNS_NSN остаток RN=S−SNR_N=S-S_NRN=S−SN удовлетворяет неравенству ∣RN∣≤aN+1=1N+1\displaystyle |R_N|\le a_{N+1}=\frac{1}{\sqrt{N+1}}∣RN∣≤aN+1=N+11, то есть погрешность порядка O(N−1/2)O(N^{-1/2})O(N−1/2). Итог: ряд сходится условно (по Лейбницу), не абсолютно; остаток оценивается выше указанным образом.
1) Применимый тест — признак Лейбница (альтернирующий ряд): положительная последовательность an=1na_n=\frac{1}{\sqrt{n}}an =n 1 монотонно убывает и стремится к нулю:
an=1n↘0\displaystyle a_n=\frac{1}{\sqrt{n}}\searrow0an =n 1 ↘0.
По признаку Лейбница ряд сходится.
2) Абсолютная сходимость: ряд модулей
∑n=1∞∣(−1)n+1n∣=∑n=1∞1n=∑n=1∞n−1/2\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left|\frac{(-1)^{n+1}}{\sqrt{n}}\right|=\sum_{n=1}^\infty\frac{1}{\sqrt{n}}=\sum_{n=1}^\infty n^{-1/2}n=1∑∞ n (−1)n+1 =n=1∑∞ n 1 =n=1∑∞ n−1/2 — это ppp-ряд с p=12≤1p=\tfrac12\le1p=21 ≤1, значит расходится (или по интегральному признаку). Следовательно исходный ряд сходится условно, но не абсолютно.
3) Оценка остатка: для частичной суммы SNS_NSN остаток RN=S−SNR_N=S-S_NRN =S−SN удовлетворяет неравенству
∣RN∣≤aN+1=1N+1\displaystyle |R_N|\le a_{N+1}=\frac{1}{\sqrt{N+1}}∣RN ∣≤aN+1 =N+1 1 ,
то есть погрешность порядка O(N−1/2)O(N^{-1/2})O(N−1/2).
Итог: ряд сходится условно (по Лейбницу), не абсолютно; остаток оценивается выше указанным образом.