Введение
Математический критерий сходимости ряда
В математике тесты на сходимость — это методы проверки сходимости, условной сходимости, абсолютной сходимости, интервала сходимости или расходимости бесконечного ряда.
Пределы суммации
Если предел слагаемого неопределен или отличен от нуля, то есть , то ряд должен расходиться. В этом смысле частичные суммы являются последовательностью Коши только в том случае, если этот предел существует и равен нулю. Если предел слагаемого равен нулю, то данный критерий не позволяет сделать вывод о сходимости или расходимости ряда. Этот критерий также известен как критерий n-го члена, критерий расходимости или тест на расходимость.
Интегральное испытание
Серию можно сравнить с интегралом для установления сходимости или расходимости. Пусть f – неотрицательная и монотонно убывающая функция такая, что ∫₁^∞ f(x) dx < ∞. Если это условие выполняется, то ряд сходится. Но если интеграл расходится, то и ряд расходится. Иными словами, ряд сходится тогда и только тогда, когда интеграл сходится.
then the series converges. But if the integral diverges, then the series does so as well. In other words, the series converges if and only if the integral converges.
- серийный тест
Обычно используемым следствием интегрального признака является признак для p-рядов. Пусть Тогда ряд сходится, если
Случай p = 1 дает гармонический ряд, который расходится. Случай p = 2 является базольской проблемой, и ряд сходится к π²/6. В общем случае, для p > 1, ряд равен значению дзета-функции Римана, вычисленной в точке p, то есть ζ(p).
The case of yields the harmonic series, which diverges. The case of is the Basel problem and the series converges to In general, for , the series is equal to the Riemann zeta function applied to , that is .
Тест прямого сравнения
Если ряд является абсолютно сходящимся и для достаточно больших n, то ряд также сходится абсолютно.
Сравнительное испытание на границе
Если , (то есть каждый элемент обеих последовательностей положительный) и предел существует, конечен и отличен от нуля, то либо оба ряда сходятся, либо оба ряда расходятся.
Испытание конденсации Коши
Пусть {a_n} — неотрицательная неубывающая последовательность. Тогда ряд ∑a_n сходится тогда и только тогда, когда ряд ∑(a_n - a_{n+1}) сходится. Более того, если они сходятся, то выполняется равенство ∑a_n = lim_{n→∞} a_n.
Испытание абсолютной конвергенции
Каждый абсолютно сходящийся ряд сходится.
Расширения к испытанию соотношения
Критерий Даламбера может быть неопределённым, когда предел отношения равен 1. Однако, расширения критерия Даламбера иногда позволяют рассмотреть и этот случай.
Тест Гаусса
Пусть {an} — последовательность положительных чисел. Если для некоторого β > 1, то ряд сходится, если α > 1 и расходится, если α ≤ 1.
Тест Абу-Мустафы
Пусть задан бесконечный ряд с действительными членами и пусть f — любая вещественная функция такая, что f(n) = 0 для всех положительных целых n, и вторая производная f''(x) существует в точке x. Тогда ряд сходится абсолютно, если f''(x) > 0, и расходится в противном случае.
Сближение продуктов
Хотя большинство тестов посвящены сходимости бесконечных рядов, их также можно использовать для определения сходимости или расходимости бесконечных произведений. Это можно сделать, используя следующую теорему: Пусть {a_n} – последовательность положительных чисел. Тогда бесконечное произведение ∏ a_n сходится тогда и только тогда, когда ряд ∑ log(a_n) сходится. Аналогично, если ∑ log(a_n) сходится, то ∏ a_n стремится к ненулевому пределу тогда и только тогда, когда ряд ∑ log(a_n) сходится. Это можно доказать, взяв логарифм произведения и используя признак сравнения по пределу.
This can be proved by taking the logarithm of the product and using limit comparison test.