Рассмотрите сумму ряда с общим членом a_n = (-1)^n / n — проанализируйте сходимость ряда в смысле обычной сходимости и абсолютной, объясните различие и приведите рассуждение о сумме
Рассматриваем ряд ∑n=1∞an\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_nn=1∑∞an, где an=(−1)nna_n=\dfrac{(-1)^n}{n}an=n(−1)n. 1) Сходимость (обычная, условная). Пусть bn=1nb_n=\dfrac1nbn=n1. Последовательность bnb_nbn монотонно убывает и стремится к нулю. По признаку Лейбница ряд ∑n=1∞(−1)nbn\displaystyle\sum_{n=1}^\infty (-1)^n b_nn=1∑∞(−1)nbn сходится. Следовательно ряд ∑n=1∞(−1)nn\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \dfrac{(-1)^n}{n}n=1∑∞n(−1)n сходится. 2) Абсолютная сходимость. Рассмотрим ряд абсолютных значений: ∑n=1∞∣an∣=∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^\infty |a_n|=\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n}n=1∑∞∣an∣=n=1∑∞n1. Это гармонический ряд, он расходится (например по интегральному признаку или по класcическому сравнению). Значит исходный ряд не сходится абсолютно, а лишь условно. 3) Значение суммы. Из разложения ln(1+x)=∑n=1∞(−1)n+1xnn\displaystyle\ln(1+x)=\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\dfrac{x^n}{n}ln(1+x)=n=1∑∞(−1)n+1nxn при x=1x=1x=1 получаем ln2=∑n=1∞(−1)n+11n\displaystyle\ln 2=\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\dfrac{1}{n}ln2=n=1∑∞(−1)n+1n1. Поэтому ∑n=1∞(−1)nn=−ln2.
\sum_{n=1}^\infty \dfrac{(-1)^n}{n}=-\ln 2. n=1∑∞n(−1)n=−ln2. Итог: ряд сходится условно (не абсолютно) и его сумма равна −ln2\displaystyle -\ln 2−ln2.
1) Сходимость (обычная, условная).
Пусть bn=1nb_n=\dfrac1nbn =n1 . Последовательность bnb_nbn монотонно убывает и стремится к нулю. По признаку Лейбница ряд ∑n=1∞(−1)nbn\displaystyle\sum_{n=1}^\infty (-1)^n b_nn=1∑∞ (−1)nbn сходится. Следовательно ряд ∑n=1∞(−1)nn\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \dfrac{(-1)^n}{n}n=1∑∞ n(−1)n сходится.
2) Абсолютная сходимость.
Рассмотрим ряд абсолютных значений: ∑n=1∞∣an∣=∑n=1∞1n\displaystyle\sum_{n=1}^\infty |a_n|=\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n}n=1∑∞ ∣an ∣=n=1∑∞ n1 . Это гармонический ряд, он расходится (например по интегральному признаку или по класcическому сравнению). Значит исходный ряд не сходится абсолютно, а лишь условно.
3) Значение суммы.
Из разложения ln(1+x)=∑n=1∞(−1)n+1xnn\displaystyle\ln(1+x)=\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\dfrac{x^n}{n}ln(1+x)=n=1∑∞ (−1)n+1nxn при x=1x=1x=1 получаем ln2=∑n=1∞(−1)n+11n\displaystyle\ln 2=\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\dfrac{1}{n}ln2=n=1∑∞ (−1)n+1n1 . Поэтому
∑n=1∞(−1)nn=−ln2. \sum_{n=1}^\infty \dfrac{(-1)^n}{n}=-\ln 2.
n=1∑∞ n(−1)n =−ln2.
Итог: ряд сходится условно (не абсолютно) и его сумма равна −ln2\displaystyle -\ln 2−ln2.