Система уравнений вида:
,где хi=хi(t), i=dxi/dt, aij(i=1,2,3; j=1,2,3) – постоянные коэффициенты и fi(t) – непрерывные функции аргумента t называется системой линейных ДУ с постоянными коэффициентами 3-го порядка (порядок равен количеству уравнений); неоднородной, если хотя бы одна из функций не равна тождественно нулю, и однородной, если все функции тождественно равны нулю.
Ряд и его частичные суммы. Сходящиеся и расходящиеся ряды.
Рассмотрим бесконечную последовательность чисел:
a1, a2… an= {an}
Числовой ряд – выражение (1), которое получится, если члены последовательности {an} формально соединить знаком «+».
Числа а1, а2…аn – члены ряда.
Выражение для n-го члена ряда при произвольном n называется общим членом ряда.
Рассмотрим суммы конечного числа членов (1)
S1=a1;
S2=a1+a2;
…
Sn=a1+a2+…+an и т.д.
Сумма первых n слагаемых (1) – n-я частичная сумма.
Т.к. в (1) бесконечное число слагаемых, то можно составить бесконечную последовательность частичных сумм.
S1, S2…Sn={Sn}
Ряд (1) сходящийся, если существует
S – сумма ряда (1).
Если или не существует, то (1) – расходящийся.
Основные свойства сходящихся рядов.
Ряд , полученный из ряда a1+…an= (1), отбрасывание первых m слагаемых называется остатком ряда (1) после m-го члена.
Теорема 1.
Если (1) сходится, то сходится и любой из его остатков (2). И обратно, если (2) сходится, то сходится и исходный (1). Другими словами, отбрасывание в начале ряда или приписывание конечного числа слагаемых не отражается на сходимости-расходимости ряда. Обозначим сумму (2), если он сходится через тогда S=Sm+αm
Теорема 2.
Если (1) сходится, то сумма (его остатка);
Теорема 3.
a1+a2+…+an+…=S – сходится, то С*a1+…+C*an+…=C*S C – const тоже сходится.
Теорема 4.
тогда:
Теорема 5. (необходимое условие сходимости)
(*) сходится
Доказательство:
Тогда , так как при
Следствие (достаточное условие расходимости)
(ряд расходится)
Критерий сходимости положительных рядов.
Положительный – ряд, все члены которого неотрицательны.
Пусть
{Sn} – неубывающая последовательность чисел.
Поэтому вопрос о сходимости положительного ряда равносилен вопрос о наличии предела у неубывающей последовательности чисел. Расходимость может означать лишь то, что
Для того, чтобы положительный ряд (1) сходился, необходимо и достаточно, чтобы последовательность его частичных сумм была ограничена сверху.
Гармонический ряд.
Гармонический ряд представляет собой сумму, составленную из бесконечного количества членов, обратных числам натурального ряда:
т.е. сумма всех чисел вида 1/n, где n - натуральное число, изменяющееся от единицы до бесконечности.
Ряд назван гармоническим так как каждый его член, начиная со второго, является гармоническим средним двух соседних.
Гармонический ряд это 1+1\2+1\3+1\4...и так далее где 1, 2, 3, 4, ... - натуральные числа, они стоят по порядку в знаменателе гармонического ряда.
Признаки сравнения.
Признаки сравнения применяются для исследования числовых рядов, члены которых неотрицательны, т.е. больше или равны нулю. Такие ряды называются знакоположительными.
Первый признак сравнения:
Пусть заданы два положительных ряда и .
Если начиная с некоторого номера n0 выполнено неравенство ≤ , то:
если ряд расходится, то ряд будет расходящимся.
если ряд сходится, то ряд будет сходящимся.
Т.е. если ряд с меньшими членами не имеет суммы (расходится), то и ряд с большими членами тоже будет расходиться и если ряд с большими членами имеет сумму (сходится), то и ряд с меньшими членами тоже будет сходиться.
Второй признак сравнения:
Пусть заданы два положительных ряда и .
Если при условии ≠0 существует предел
где 0<K<∞, то ряды и сходятся либо расходятся одновременно.
Для применения признаков сравнения нам нужно иметь некий ряд, сходимость которого известна заранее. Чаще всего в роли ряда для сравнения выступает обобщённый гармонический ряд
(*)
Если α>1, то ряд (*) сходится, а если α≤1, то ряд (*)расходится.
Особо стоит обратить внимание на случай α=1, т.е. ряд = . Ряд называют гармоническим рядом. Гармонический ряд расходится.
Признак Даламбера.
Пусть − ряд с положительными членами. Тогда справедливы следующие свойства:
Признак Коши.
Пусть дан ряд (А). аn≥0 Ɐn, если существует
C<1 – (А) сходится
C>1 – (А) расходится
C=1 – признак не работает
Дата: 2019-02-19, просмотров: 227.