Дан ряд сум_{n=1}^∞ (-1)^{n+1} / n^p. Для каких p > 0 ряд сходится условно, а для каких абсолютно? Обоснуйте и объясните значение тестов, которые вы использовали
Рассмотрим ряд ∑n=1∞(−1)n+1n−p\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1} n^{-p}∑n=1∞(−1)n+1n−p для p>0p>0p>0. 1) Абсолютная сходимость. Норма членов ∣an∣=n−p|a_n|=n^{-p}∣an∣=n−p. По признаку ppp-ряда ∑n=1∞n−p\sum_{n=1}^\infty n^{-p}∑n=1∞n−p сходится тогда и только тогда, когда p>1p>1p>1. Значит ряд сходится абсолютно при p>1\;p>1p>1. 2) Условная сходимость. Для 0<p≤10<p\le 10<p≤1 ряд ∑n−p\sum n^{-p}∑n−p расходится, значит абсолютной сходимости нет. Но члены положительны, убывают и стремятся к нулю, поскольку для x>0x>0x>0ddxx−p=−px−p−1<0\dfrac{d}{dx}x^{-p}=-p x^{-p-1}<0dxdx−p=−px−p−1<0 и limn→∞n−p=0\lim_{n\to\infty}n^{-p}=0limn→∞n−p=0. По признаку Лейбница (альтернативный ряд с убывающими к нулю членами) ряд ∑n=1∞(−1)n+1n−p\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}n^{-p}∑n=1∞(−1)n+1n−p сходится. Следовательно для 0<p≤10<p\le 10<p≤1 сходимость условная. Итого: - Абсолютная сходимость при p>1\;p>1p>1. - Условная (но не абсолютная) сходимость при 0<p≤1\;0<p\le 10<p≤1. Использованные тесты: критерий ppp-ряда для ∑n−p\sum n^{-p}∑n−p и признак Лейбница для чередующихся рядов.
1) Абсолютная сходимость. Норма членов ∣an∣=n−p|a_n|=n^{-p}∣an ∣=n−p. По признаку ppp-ряда ∑n=1∞n−p\sum_{n=1}^\infty n^{-p}∑n=1∞ n−p сходится тогда и только тогда, когда p>1p>1p>1. Значит ряд сходится абсолютно при p>1\;p>1p>1.
2) Условная сходимость. Для 0<p≤10<p\le 10<p≤1 ряд ∑n−p\sum n^{-p}∑n−p расходится, значит абсолютной сходимости нет. Но члены положительны, убывают и стремятся к нулю, поскольку для x>0x>0x>0 ddxx−p=−px−p−1<0\dfrac{d}{dx}x^{-p}=-p x^{-p-1}<0dxd x−p=−px−p−1<0 и limn→∞n−p=0\lim_{n\to\infty}n^{-p}=0limn→∞ n−p=0. По признаку Лейбница (альтернативный ряд с убывающими к нулю членами) ряд ∑n=1∞(−1)n+1n−p\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}n^{-p}∑n=1∞ (−1)n+1n−p сходится. Следовательно для 0<p≤10<p\le 10<p≤1 сходимость условная.
Итого:
- Абсолютная сходимость при p>1\;p>1p>1.
- Условная (но не абсолютная) сходимость при 0<p≤1\;0<p\le 10<p≤1.
Использованные тесты: критерий ppp-ряда для ∑n−p\sum n^{-p}∑n−p и признак Лейбница для чередующихся рядов.