Что такое остаток числового ряда
Остаток ряда
Ряд, полученный отбрасыванием от исходного n первых членов, называется n-м остатком ряда.
Все члены, кроме тех, что входят в n-й остаток ряда, в сумме дают т. н. n-ю частичную сумму ряда.
Свойства
Для остатка ряда справедливы следующие утверждения:
Существуют способы оценки остатка ряда с помощью интегрального признака Коши (для знакоположительного ряда) и Признака сходимости Лейбница (для знакочередующегося ряда).
Полезное
Смотреть что такое «Остаток ряда» в других словарях:
Остаток — Остаток: В математике: Остаток от деления число, образующееся при делении с остатком. Остаток ряда ряд, полученный отбрасыванием n первых членов от исходного ряда. В астрономии: Остаток сверхновой газопылевое образование, результат… … Википедия
ОСТАТОК НЕЛЕТУЧИЙ (КОКСОВЫЙ) В УГЛЯХ — получается при определении выхода летучих веществ в условиях тигельной пробы (ГОСТ 6382 65). Различают О. н. порошкообразный, слипшийся, слабоспекшийся, спекшийся несплавленный; сплавленный невспученный, сплавленный вспученный и сплавленный… … Геологическая энциклопедия
Неогубленный гласный среднего ряда средне-нижнего подъёма — Гласные Передние Ненапряж. передние Средние Ненапряж. задние Задние … Википедия
Знакочередующийся ряд — Ряд называется знакочередующимся, если его члены попеременно принимают значения противоположных знаков, т. е.: Признак Лейбница Основная статья: Теорема Лейбница о сходимости знакочередующихся рядов Признак Лейбница признак… … Википедия
Знакопеременный ряд — Ряд называется знакочередующимся, если его члены попеременно принимают значения противоположных знаков, т. е.: Признак Лейбница Основная статья: Теорема Лейбница о сходимости знакочередующихся рядов Признак Лейбница признак сходимости… … Википедия
ЛЕЙБНИЦА ПРИЗНАК — сходимости знакочередующегося ряда: если члены знакочередующегося ряда монотонно убывают и стремятся к нулю то ряд сходится; при этом остаток ряда имеет знак своего первого члена и меньше его по абсолютной величине. Признак установлен Г.… … Математическая энциклопедия
Метод Самокиша — (Формула Стенжера) метод численного интегрирования интегралов с особенностями. Рассмотрим определённый интеграл с особенностями на концах промежутка [ 1;1] Пусть требуется вычислить оба конца особые. Метод заключается в отбрасывании… … Википедия
Метод самокиша — (Формула Стенжера) метод численного интегрирования интегралов с особенностями. Рассмотрим определённый интеграл с особенностями на концах промежутка [ 1;1] Пусть требуется вычислить оба конца особые. Метод заключается в отбрасывании концов на… … Википедия
Терпены и их производные — класс соединений, важных в практическом отношении и весьма интересных в теоретическом; большею частью вырабатываются и выделяются растениями в виде так наз. эфирных масел (см.), но известно также много искусственно получаемых представителей этого … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Мукомольное производство* — на современных больших промышленных мельницах представляет более или менее длинный ряд операций, производимых над хлебными зернами, с целью извлечения из них муки. Наиболее упрощенное производство муки, которое ведется на сельских мельницах,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Числовые ряды: определения, свойства, признаки сходимости, примеры, решения
Данная статья представляет собой структурированную и подробную информацию, которая может пригодиться во время разбора упражнений и задач. Мы рассмотрим тему числовых рядов.
Данная статья начинается с основных определений и понятий. Далее мы стандартные варианты и изучим основные формулы. Для того, чтобы закрепить материал, в статье приведены основные примеры и задачи.
Базовые тезисы
a k является общим или k –ым членом ряда.
Определения, рассмотренные выше, помогут вам для решения большинства примеров и задач.
Для того, чтобы дополнить определения, необходимо доказать определенные уравнения.
Мы доказали, что числовой ряд сходится.
Мы доказали, что числовой ряд расходится.
Ряд ∑ k = 1 ∞ b k знакопеременный, так как в нем множество чисел, отрицательных и положительных.
Второй вариант ряд – это частный случай третьего варианта.
Приведем примеры для каждого случая соответственно:
Для третьего варианта также можно определить абсолютную и условную сходимость.
Знакочередующийся ряд ∑ k = 1 ∞ b k абсолютно сходится в том случае, когда ∑ k = 1 ∞ b k также считается сходящимся.
Подробно разберем несколько характерных вариантов
Знакопеременный ряд ∑ k = 1 ∞ b k считается условно сходящимся в том случае, если ∑ k = 1 ∞ b k – расходящийся, а ряд ∑ k = 1 ∞ b k считается сходящимся.
Особенности сходящихся рядов
Проанализируем свойства для определенных случаев
Разложим исходный вариант:
Необходимое условие для определения, является ли ряд сходящимся
Проверим исходное выражение на выполнение условия lim n → + ∞ n 2 1 + n = lim n → + ∞ n 2 n 2 1 n 2 + 1 n = lim n → + ∞ 1 1 n 2 + 1 n = 1 + 0 + 0 = + ∞ ≠ 0
Как определить сходимость знакоположительного ряда.
Если постоянно пользоваться указанными признаками, придется постоянно вычислять пределы. Данный раздел поможет избежать сложностей во время решения примеров и задач. Для того, чтобы определить сходимость знакоположительного ряда, существует определенное условие.
Как сравнивать ряды
Существует несколько признаков сравнения рядов. Мы сравниваем ряд, сходимость которого предлагается определить, с тем рядом, сходимость которого известна.
Первый признак
Для того, чтобы закрепить полученный материал, детально рассмотрим пару типичных вариантов.
Второй признак
Согласно второму признаку можно определить, что сходящийся ряд ∑ k = 1 ∞ 1 k 3 означается, что первоначальный вариант также сходится.
Согласно приведенным выше тезисам, расходящийся ряд влечет собой расходимость исходного ряда.
Третий признак
Рассмотрим третий признак сравнения.
Признак Даламбера
Признак Даламбера справедлив в том случае, если предел бесконечен.
Определить, является ряд сходящимся или расходящимся ∑ k = 1 ∞ 2 k + 1 2 k по признаку Даламбера.
Необходимо проверить, выполняется ли необходимое условие сходимости. Вычислим предел, воспользовавшись правилом Лопиталя: lim k → + ∞ 2 k + 1 2 k = » open=» ∞ ∞ = lim k → + ∞ 2 k + 1 ‘ 2 k ‘ = lim k → + ∞ 2 2 k · ln 2 = 2 + ∞ · ln 2 = 0
Мы можем увидеть, что условие выполняется. Воспользуемся признаком Даламбера: lim k → + ∞ = lim k → + ∞ 2 ( k + 1 ) + 1 2 k + 1 2 k + 1 2 k = 1 2 lim k → + ∞ 2 k + 3 2 k + 1 = 1 2 1
Ряд является сходящимся.
Следовательно, ряд является расходящимся.
Радикальный признак Коши
Данный признак может быть использован в примерах, которые легко определить. Случай будет характерным тогда, когда член числового ряда – это показательно степенное выражение.
Для того, чтобы закрепить полученную информацию, рассмотрим несколько характерных примеров.
Определить, является ли знакоположительный ряд ∑ k = 1 ∞ 1 ( 2 k + 1 ) k на сходящимся.
Интегральный признак Коши
, то в случае, если несобственный интеграл ∫ a + ∞ f ( x ) d x является сходящимся, то рассматриваемый ряд также сходится. Если же он расходится, то в рассматриваемом примере ряд тоже расходится.
При проверке убывания функции можно использовать материал, рассмотренный на предыдущих уроках.
Рассмотреть пример ∑ k = 2 ∞ 1 k · ln k на сходимость.
Согласно полученным результатам, исходный пример расходится, так как несобственный интеграл является расходящимся.
Признак Раабе
Данный способ определения можно использовать в том случае, если описанные выше техники не дают видимых результатов.
Исследование на абсолютную сходимость
Расходимость знакопеременных рядов
Если ряд ∑ k = 1 ∞ b k – расходящийся, то соответствующий знакопеременный ряд ∑ k = 1 ∞ b k либо расходящийся, либо условно сходящийся.
Признаки для условной сходимости
Признак Лейбница
Ряд условно сходится.
Признак Абеля-Дирихле
∑ k = 1 + ∞ u k · v k сходится в том случае, если < u k >не возрастает, а последовательность ∑ k = 1 + ∞ v k ограничена.
Основные понятия. Запись нескольких первых членов ряда. Свойства числовых рядов.
Понятие числового ряда. Общий член ряда.
Пример числового ряда: показать\скрыть
Полагаю, сразу же возникнет вопрос: а что будет, если нижний предел суммирования не равен единице? Совпадёт ли выражение под знаком суммы с общим членом ряда? Ответ в общем случае отрицательный: скорее всего, не совпадёт. Советую глянуть пример №2, чтобы выяснить, что же будет в этом случае. Впрочем, в подавляющем большинстве учебных примеров нижний предел суммирования берут равным именно единице.
Теперь нужно указать общий член ряда. Казалось бы, всё просто: вот он, этот общий член – стоит под знаком суммы. Просто перепишем и всё:
Если пропустить все промежуточные выкладки, то мы приходим к простому равенству:
Можете проверить этот результат, найдя несколько первых членов суммы в левой и правой частях равенства.
Частичная сумма ряда. Сходящиеся и расходящиеся ряды. Остаток ряда.
Пусть задан числовой ряд
Вопрос вычисления суммы числового ряда рассмотрен в соответствующей теме.
Теперь перейдём к остаткам. Отбрасывая первый член, получим первый остаток ряда:
Отбрасывая первые два члена, запишем второй остаток ряда:
Отбрасывая первые три члена, запишем третий остаток ряда:
В принципе, при желании остатки можно записать в сжатой форме:
Некоторые свойства числовых рядов
Заметили ошибку, опечатку, или некорректно отобразилась формула? Отпишите, пожалуйста, об этом в данной теме на форуме (регистрация не требуется).
Что такое остаток числового ряда
IX .1. Исследование рядов на сходимость
Числовым рядом (или просто рядом) называется бесконечная сумма ви да
где 
Если известен общий член ряда как функция его номера n : un = f ( n ), то ряд считают заданным.
Рассмотрим последовательность частичных сумм ряда (9.1):
Сформулируем некоторые свойства числовых рядов.
3. Если к ряду (9.1) прибавить или отбросить конечное число членов, то полученный ряд и ряд (9.1) сходятся или расходятся одновременно.
Следствие (достаточное условие расходимости ряда). Если 
Решение. Вычислим предел общего члена ряда:
Во многих случаях на вопрос о сходимости или расходимости числового ряда можно ответить с помощью достаточных признаков.
Сходимость или расходимость знакоположительного ряда часто устанавливается путем сравнения его с другим рядом, о котором известно, сходится он или не т. Подобное сравнение базируется на теоремах 9.2 и 9.3.
Теорема 9.2 (признак сравнения числовых знакоположительных рядов). Пусть даны два знакоположительных ряда
В этом случае ряд (9.4) называется минорантным, а ряд (9.5) – мажорантным рядом.
Теорема 9.3. (признак сравнения в предельной форме)
Примечание. Если l =1, то ряд (9.1) может быть как сходящимся, так и расходящимся
Признак Даламбера целесообразно применять, когда общий член ряда содержит факториалы и показательные выражения.
Теорема 9.5 (радикальный признак Коши). Если для ряда (9.1) с положительными членами существует конечный или бесконечный предел 
Решение. Учитывая теорему 9.5 и второй замечательный предел (3.13), вычисляем:
Теорема 9.6 (интегральный признак Коши). Если члены знакоположительного числового ряда 


Так как несобственный интеграл от общего члена ряда сходится, то и исходный ряд также сходится (согласно теореме 9.6)
Особое значение в теории числовых рядов (в частности, при их сравнении) имеет обобщенный гармонический ряд
где p > 0 – действительное число. Для исследования ряда (9.6) применим теорему 9.6 (интегральный признак Коши).
Помимо знакоположительных числовых рядов существует важный класс знакопеременных рядов, в которых члены ряда имеют произвольные знаки.
Теорема 9.7 (общий достаточный признак сходимости). Пусть дан знакопеременный ряд
составленный из модулей членов данного ряда, то сходится и сам знакопеременный ряд (9.7)
Знакопеременный ряд называется абсолютно сходящимся, если ряд, составленный из модулей его членов, сходится.
Знакопеременный ряд называется условно сходящимся, если сам он сходится, а ряд, составленный из модулей его членов, расходится.
Сформулируем основные свойства абсолютно сходящихся рядов.
2. Абсолютно сходящиеся ряды с суммами S 1 и S 2 можно почленно складывать (вычитать). В результате получается абсолютно сходящийся ряд, сумма которого равна S 1 + S 2 ( S 1 – S 2 ).
Примечание. В случае условно сходящихся рядов подобные свойства, вообще говоря, места не имеют.
Используя указанные свойства, математические действия и операции производят только над абсолютно сходящимися рядами. Для установления абсолютной сходимости используют все признаки сходимости знакоположительных рядов, заменяя всюду общий член ряда его модулем.
Частным случаем знакопеременных рядов являются знакочередующиеся ряды, члены которых имеют строго чередующиеся знаки:
Для знакочередующихся рядов имеет место следующий достаточный признак сходимости.
Ряд, членами которого являются функции от переменной x, называется функциональным:
В области сходимости функционального ряда его сумма является некоторой функцией от x : S = S ( x ), которая определяется равенством:
Частным случаем функционального ряда является степенной ряд, члены которого представляют собой степенные функции аргумента x:
Действительные (или комплексные) числа 

где x 0 – некоторое постоянное число.
Рассмотрим вопрос о нахождении области сходимости степенного ряда.
На практике радиус сходимости степенного ряда (9.11) отыскивают с помощью признака Даламбера. Для этого составляют ряд из модулей членов ряда:

С помощью радикального признака Коши (теоремы 9.5) можно показать, что радиус сходимости также вычисляется по формуле:
Примечание. Интервал сходимости степенного ряда (9.12) находят из неравенства | x – x 0 | R ; он имеет вид ( x 0 – R ; x 0 + R )
Следовательно, данный ряд абсолютно сходится в единственной точке х = 0.
Для нахождения области сходимости ряда применим признак Даламбера:
Данный ряд сходится абсолютно при тех значениях x , которые удовлетворяют неравенству
Исследуем сходимость ряда на концах полученного интервала.
Так как несобственный интеграл сходится, то сходится и исследуемый ряд. Значит, при 
Таким образом, 
Что такое остаток числового ряда
Ряды и их приложения
1 Теоретическое введение
Пусть дана последовательность чисел 
![]() | (1.1) |
называется числовым рядом. Числа 



Сумма 
называется его частичной суммой. Так как число членов ряда бесконечно, то частичные суммы ряда образуют последовательность частичных сумм:
Числовой ряд, получающийся из ряда (1.1) отбрасыванием его первых n членов, называется остатком числового ряда (1.1) и обозначается 
Определение. Числовой ряд (1.1) называемся сходящимся, если существует конечный предел последовательности его частичных сумм:
Число S в этом случае называется суммой ряда (1.1).
Если же предел последовательности частичных сумм 
Для исследования числовых рядов используются признаки сходимости, по которым можно установить сходится ряд или расходится. Приведем здесь те признаки, которые используются для выполнения типового расчёта
Для знакоположительных рядов (рядов с положительными членами)справедлив
Признак сравнения, связанный с пределом. Пусть даны два знакоположительных ряда 


Тогда, если сходится ряд (В), то сходится и ряд (А). Если расходится ряд (В), то расходится и ряд (А). Т.е. ряды (А) и (В) ведут себя одинаково.
Признак сравнения, связанный с пределом, справедлив, в частности, в том случае, когда 



В качестве ряда, с которым удобно производить сравнение рядов, часто используется ряд 

При этом удобно использовать следующее свойство многочленов: многочлен 





Пример. Исследовать на сходимость ряд 
Решение. В нашем случае 





Ряд из 



Для знакоположительных рядов также часто используется
Признак Даламбера. Пусть дан знакоположительный ряд 



Пример. Исследовать на сходимость ряд 
Решение. Находим 

Так как 
Для знакопеременных рядов, в которых встречаются как положительные так и отрицательные слагаемые, справедлив признак абсолютной сходимости.
Признак абсолютной сходимости. Если для знакопеременного ряда
![]() | (1.2) |
сходится ряд, составленный из абсолютных величин его членов:
то заданный ряд (1.2) также сходится.
Признак абсолютной сходимости является достаточным, но не необходимым. Это означает, что существуют знакопеременные ряды, которые сходятся, в то время как ряды, составленные из абсолютных величин их слагаемых, расходятся. В связи с этим вводятся следующие определения.
Знакопеременный ряд называется абсолютно сходящимся, если сходится ряд, составленный из абсолютных величин его членов. Знакопеременный ряд называется условно сходящимся, если он сходится, а ряд, составленный из абсолютных величин его членов, расходится.
, | (1.3) |
Знакочередующиеся ряды исследуют с помощью достаточного признака сходимости Лейбница.
Признак Лейбница. Если в знакочередующемся ряде (1.3) абсолютные величины членов не возрастают: 

Если знакочередующийся ряд сходится по признаку Лейбница, для остатка ряда справедлива оценка:
Т.е. остаток ряда по абсолютной величине не превосходит абсолютной величины первого слагаемого этого остатка.
1.2 Функциональные ряды
Пусть дана последовательность функций 
Определение. Выражение вида
называется функциональным рядом. Множество всех точек, для которых функциональный ряд сходится, называются областью его сходимости. Соответственно, множество всех точек, для которых ряд сходится абсолютно, называется областью абсолютной сходимости.

где 


![]() | (1.4) |
Теорема Абеля. Ели ряд (1.4) сходится не при всех значениях х, но сходится в некоторой точке 


Из теоремы следует, что имеется интервал (-R; R) такой, что внутри этого интервала ряд (1.4) сходится абсолютно, а вне этого интервала ряд расходится (рис. 1). При 
Одним из способов нахождения радиуса сходимости является исследование степенного ряда на абсолютную сходимость по признаку Даламбера. Найдем предел:

Пусть существует 


Если 





Свойства степенных рядов запишем в виде следующих теорем.
Теорема 1. Пусть степенной ряд (1.4) имеет радиус сходимости R>0. Тогда ряды, полученные из (1.4) почленным дифференцированием и интегрированием имеют тот же радиус сходимости.
Теорема 2. Степенной ряд (1.4) в каждой точке его интервала сходимости обладает следующими свойствами:
— его сумма является непрерывной функцией;
— его можно почленно дифференцировать и интегрировать, то есть, если 

Путь дана бесконечно дифференцируемая в точке х=а функция f(x). При некоторых условиях её можно представить в виде степенного ряда, который называется рядом Тейлора:
![]() | (1.5) |
В частном случае, при а=0 ряд (1.5) принимает вид:
Этот ряд называется рядом Маклорена для функции f(x).
Приведем разложение в степенные ряды основных элементарных функций.
На всей числовой оси справедливы разложения:
![]() | (1.6) |
![]() | (1.7) |
Следующие формулы справедливы в интервале (-1; 1):


Многие практически важные определенные интегралы не могут быть вычислены по формуле Ньютона-Лейбница, так как первообразная не всегда выражается в элементарных функциях. Однако если подынтегральная функция разлагается в степенной ряд, а пределы интегрирования принадлежат области сходимости этого ряда, то этот ряд можно почленно проинтегрировать, а полученный ряд вычислить с наперед заданной точностью.
2 Содержание типового расчёта
1. Исследовать заданный числовой ряд на сходимость. Если он сходится, найти сумму ряда, исходя из определения, т.е. как предел частичных сумм.
3 Примеры выполнения типового расчёта
1. Исследовать сходимость и найти сумму числового ряда:
Решение. Исследуем сходимость ряда:
Ряд с общим членом 


Преобразуем 
Приведем дроби в правой части равенства к общему знаменателю и приравняем числители полученных дробей, так как знаменатели у них одинаковые:
Полученное равенство должно выполнять тождественно, т.е. оно должно быть справедливо не только для любого натурального n, но и для любого действительного переменного. Подставив в это равенство корни знаменателя исходной дроби, получим значения коэффициентов А, В, С:
Запишем частичную сумму ряда:

Нетрудно заметить, что дроби со знаменателями 5; 6; 7; …; n взаимно сокращаются. После сокращения в выражении 
Сумма ряда 
Ответ: ряд сходится, его сумма равна 
Решение. 2.1. Воспользуемся разложением функции sinx в степенной ряд (1.7) и умножим этот ряд на
. | (1.8) |
Для нахождения области сходимости исследуем полученный ряд на абсолютную сходимость по признаку Даламбера.
Рассматриваемый предел равен нулю, т.е. меньше единицы для любых х. Следовательно, полученный ряд сходится абсолютно при любом х.
Проинтегрируем обе части равенства (1.8) на отрезке [0; 1,5]:

Воспользуемся правилом оценки погрешности знакочередующегося ряда по признаку Лейбница. При 


2.2. Разложим подынтегральную функцию 

Полученный ряд сходится при любом х (проверьте самостоятельно). Следовательно, его можно почленно интегрировать на любом отрезке и, в частности, на отрезке [0;1]:
Получен знакочередующийся ряд, сходящийся по признаку Лейбница. Используем правило оценки погрешности для знакочередующегося ряда. При 


4 Оформление отчёта
В отчёте необходимо привести все проделанные выкладки.
По первой задаче назвать признаки сходимости, использованные при его исследовании. В ответе записать сумму ряда в десятичных дробях.
По второй и третьей задачам найти область сходимости рядов, полученных при разложении подынтегральной функции, обосновать точность полученного при расчёте результата. В ответе записать значение интеграла в десятичных дробях с четырьмя знаками после запятой и значение n при расчёте частичной суммы ряда.


















,


























.








