Рассмотрите утверждение: «если предел последовательности частных сумм ряда существует, то ряд сходится абсолютно» — проанализируйте корректность формулировки, приведите контрпримеры или докажите при дополнительных условиях
Нет — формулировка некорректна. Из существования предела частичных сумм следует только сходимость ряда, но не обязательна абсолютная сходимость. Контрпример: - Рассмотрим ряд ∑n=1∞(−1)n−11n \sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}\frac{1}{n} ∑n=1∞(−1)n−1n1. По признаку Лейбница (монотонное убывание 1/n1/n1/n и стремление к 000) он сходится: частичные суммы имеют предел ln2 \ln 2 ln2. - Но ряд модулей равен гармоническому ряду ∑n=1∞1n \sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n} ∑n=1∞n1, который расходится. Значит исходный ряд сходится условно, но не абсолютно. Дополнительные условия, при которых утверждение стало бы верным: - Если члены неотрицательны: при an≥0a_n\ge 0an≥0 из существования предела частичных сумм следует ∑an<∞ \sum a_n<\infty ∑an<∞, и тогда автоматически ∑∣an∣=∑an<∞ \sum |a_n|=\sum a_n<\infty ∑∣an∣=∑an<∞ (абсолютная сходимость). - Если ряд сходится «безусловно» (т. е. сумма не зависит от любой перестановки членов), то для числовых рядов это влечёт абсолютную сходимость (следствие теоремы Римана о перестановках: условно сходящийся ряд можно переставить так, что сумма изменится или ряд разойдётся). Кратко: сходимость ряда (предел частичных сумм существует) ≠⇒ абсолютная сходимость, исключение — при дополнительных условиях (например, все члены неотрицательны или известна безусловная сходимость).
Контрпример:
- Рассмотрим ряд ∑n=1∞(−1)n−11n \sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}\frac{1}{n} ∑n=1∞ (−1)n−1n1 . По признаку Лейбница (монотонное убывание 1/n1/n1/n и стремление к 000) он сходится: частичные суммы имеют предел ln2 \ln 2 ln2.
- Но ряд модулей равен гармоническому ряду ∑n=1∞1n \sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n} ∑n=1∞ n1 , который расходится. Значит исходный ряд сходится условно, но не абсолютно.
Дополнительные условия, при которых утверждение стало бы верным:
- Если члены неотрицательны: при an≥0a_n\ge 0an ≥0 из существования предела частичных сумм следует ∑an<∞ \sum a_n<\infty ∑an <∞, и тогда автоматически ∑∣an∣=∑an<∞ \sum |a_n|=\sum a_n<\infty ∑∣an ∣=∑an <∞ (абсолютная сходимость).
- Если ряд сходится «безусловно» (т. е. сумма не зависит от любой перестановки членов), то для числовых рядов это влечёт абсолютную сходимость (следствие теоремы Римана о перестановках: условно сходящийся ряд можно переставить так, что сумма изменится или ряд разойдётся).
Кратко: сходимость ряда (предел частичных сумм существует) ≠⇒ абсолютная сходимость, исключение — при дополнительных условиях (например, все члены неотрицательны или известна безусловная сходимость).