Cum de a determina dacă o serie infinită

Faceți o verificare preliminară. Există o teoremă simplă care spune că dacă o sumă infinită a unei funcții f converge, atunci limita funcției f este 0. Astfel, dacă avem o funcție x ^ 2, atunci ea nu are nici o limită, iar suma ei devine infinită; pe de altă parte, limita funcției 1 / x este 0, astfel încât suma sa să poată converge. Dacă limita nu este zero, știm că seria se diferențiază. ATENȚIE: inversul nu este adevărat, adică faptul că limita este zero nu înseamnă deloc că seria converge în mod necesar. În acest caz, este necesară o verificare ulterioară.







Cum de a determina dacă o serie infinită

Cum de a determina dacă o serie infinită

Serii geometrice. Pentru aceste serii, există o regulă foarte simplă, deci, înainte de toate, să determinați dacă seria dvs. nu este geometrică. O serie geometrică este o secvență de numere, fiecare termen din care poate fi reprezentată în forma r ^ k, unde k este o variabilă și r este un număr situat în intervalul între -1 și 1. Seria geometrică se converge întotdeauna. Mai mult decât atât, puteți determina cu ușurință suma unei astfel de serii, care este 1 / (1-r).

Cum de a determina dacă o serie infinită

Cum de a determina dacă o serie infinită

Seria armonică generalizată sau seria Dirichlet. Această serie este suma funcțiilor formulei 1 / (x ^ p), unde x este orice număr. Teorema pentru aceste serii spune că dacă p este mai mare decât una, seria converge, dacă p este mai mică sau egală cu una, seria se diferențiază. Aceasta înseamnă că seria 1 / x menționată mai sus diferă, deoarece poate fi reprezentată în forma 1 / (x ^ 1), unde p = 1. Această serie este numită armonică. Seria 1 / (X ^ 2) converge, deoarece 2 este mai mare decât 1.

Alte rânduri. Dacă seria nu aparține vreunuia dintre tipurile menționate mai sus, aplicați metodele enumerate mai jos. Dacă o metodă nu a ajutat, aplicați următoarea metodă, deoarece nu este întotdeauna clar care dintre ele să alegeți. Deși nu există reguli neechivoce, cu timpul puteți naviga mai bine în alegerea metodei dorite.
  • Metodă de comparare. Să presupunem că aveți două rânduri de membri pozitivi, a (n) și b (n). Apoi: 1) dacă suma infinită b (n) converge și a (n) este mai mică decât b (n) (pentru orice n suficient de mare), atunci suma a (n) 2) dacă b (n) diverge și a (n)> b (n), atunci a (n) se diferențiază. De exemplu, aveți o serie de 2 / x; îl putem compara cu seria 1 / x. Deoarece deja știm că seria 1 / x se diferențiază și 2 / x> 1 / x, rezultă că și seria 2 / x diferă. Astfel, ideea metodei este de a determina dacă seria investigată este convergentă sau nu, utilizând seria deja cunoscută.

Cum de a determina dacă o serie infinită

Cum de a determina dacă o serie infinită

  • Metodă pentru compararea limitelor. Dacă a (n) și b (n) sunt serii de numere pozitive și dacă există o limită a (n) / b (n) mai mare decât 0, ambele serii converg sau diverg. În acest caz, seria investigată este, de asemenea, comparată cu cea cunoscută; metoda este de a selecta o serie cunoscută a cărei grad maxim corespunde gradului seriei studiate. De exemplu, dacă aveți în vedere seria 1 / (x ^ 3 + 2x + 1), este logic să o comparați cu seria 1 / (x ^ 3).

    Cum de a determina dacă o serie infinită

    Cum de a determina dacă o serie infinită

  • Test integrat. Dacă funcția este mai mare decât zero, continuă și descrescătoare pentru valori de x mai mari sau egale cu 1, atunci seria infinită f (n) converge dacă integritatea definită de la 1 la infinit față de funcția f (x) există și are o valoare finită; altfel seria diferă. Astfel, este suficient să se integreze funcția și să se găsească limita pentru x care tinde spre infinit: dacă limita este finită, seria converge, dacă limita este infinită, seria diverge.

    Cum de a determina dacă o serie infinită

    Cum de a determina dacă o serie infinită

  • Serie alternantă. Dacă a (k)> a (k + 1)> 0 pentru k suficient de mare k, iar limita a (n) este 0, atunci seria alternantă (-1) ^ n a (n) converge. Pur și simplu puneți-vă, să spunem că seria dvs. este alternantă (adică membrii săi sunt alternativ pozitivi și negativi); în acest caz, abandonați partea alternativă a funcției și găsiți limita a ceea ce rămâne - dacă limita este finită, seria converge.
  • Metoda relației. Dacă o serie infinită a (n) este dată, găsiți următorul termen al seriei a (n + 1). Apoi calculați raportul dintre termenul următor și precedentul a (n + 1) / a (n), dacă este necesar, luându-i valoarea absolută. Gaseste limita acestui raport pentru n tinand spre infinit; dacă această limită există și este finită, aceasta înseamnă următoarele: 1) dacă limita este mai mică decât una, seria converge; 2) dacă limita este mai mare decât una, seria se diferențiază; 3) dacă limita este egală cu una, această metodă este insuficientă (seria poate fie converg sau diverg).
  • Acestea sunt metodele de bază pentru determinarea convergenței seriei și sunt extrem de utile. Dacă nici unul dintre aceștia nu a ajutat, probabil că problema nu are nici o soluție sau ați făcut o greșeală undeva. Aceste metode pot fi folosite pentru alte serii, cum ar fi seria de putere, seria Taylor etc. Posesia acestor metode este dificil de supraestimat, deoarece nu există alte modalități simple de determinare a convergenței seriei.












  • Articole similare

    Trimiteți-le prietenilor: