Remove ads
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Kryteria zbieżności szeregów – grupa twierdzeń podających warunki (zwykle wystarczające) zbieżności bądź rozbieżności danego szeregu liczbowego.
W niniejszym artykule
(A) |
oznacza szereg liczbowy, tzn. szereg o wyrazach rzeczywistych lub zespolonych. Artykuł ten stanowi przegląd wybranych kryteriów; dowody i przykłady zastosowań prezentowane są w artykułach dotyczących konkretnych kryteriów.
Podstawowym kryterium zbieżności szeregu jest warunek konieczny zbieżności:
Jeżeli szereg (A) jest zbieżny, to
Przez prawo kontrapozycji, jeżeli granica ciągu nie istnieje bądź istnieje i jest różna od to szereg (A) jest rozbieżny.
Warunek konieczny zbieżności pozwala stwierdzić czy dany szereg nie jest zbieżny; nie mówi natomiast niczego na temat zbieżności szeregu. Badanie problemu zbieżności szeregu zwykle zaczyna się od sprawdzenia warunku koniecznego, a jeżeli ten jest spełniony, przechodzi się do kolejnych kryteriów.
Każdy ciąg liczbowy jest zbieżny wtedy i tylko wtedy, gdy spełnia warunek Cauchy’ego; zbieżność szeregu (A) oznacza zbieżność ciągu sum częściowych
Oznacza to, że szereg (A) jest zbieżny wtedy i tylko wtedy, gdy
Szereg (A) nazywany jest zbieżnym bezwzględnie, gdy zbieżny jest szereg
(│A│) |
Powyższe rozróżnienie jest istotne, może się bowiem zdarzyć, że dany szereg jest zbieżny, lecz nie jest zbieżny bezwzględnie – mówi się wtedy, że szereg jest zbieżny warunkowo. Twierdzenie Riemanna mówi, że można tak poprzestawiać wyrazy szeregu warunkowo zbieżnego liczb rzeczywistych, aby jako sumę nowego szeregu otrzymać dowolną, z góry zadaną liczbę.
Ponieważ zbieżność bezwzględna implikuje zbieżność, istotne są kryteria zbieżności szeregów o wyrazach nieujemnych, które mogą być traktowane jako kryteria zbieżności bezwzględnej.
Wspólnym założeniem poniższych twierdzeń jest to, że wyrazy szeregu (A) są nieujemne. Bez straty dla ogólności wypowiadanych niżej twierdzeń można przyjąć, że szeregi te mają wyrazy dodatnie, tj.
i takie założenie jest niżej poczynione.
Niech
(B) |
będzie szeregiem o wyrazach nieujemnych. Załóżmy, że istnieje takie że dla wszelkich zachodzi nierówność
Wówczas
Pod założeniem, jeżeli istnieje granica
Jeżeli oba szeregi są jednocześnie zbieżne lub jednocześnie rozbieżne[7].
Pod założeniem, jeżeli dla dostatecznie dużych spełniona jest nierówność
ze zbieżności szeregu (B) wynika zbieżność szeregu (A) (a więc z rozbieżności szeregu (A) wynika rozbieżność szeregu (B))[8].
Niech
Jeżeli istnieje granica
to
Jeżeli istnieje granica
to
Niech
Kryterium Raabego można wypowiedzieć w sposób bardziej zwięzły.
Jeżeli istnieje granica
to
Niech
Niech będzie takim ciągiem o wyrazach dodatnich, że
Niech ponadto
Kryterium Kummera można spotkać również w niecło słabszej, następującej wersji. Jeżeli ciąg jest zbieżny do pewnego to
Niech
Wówczas
Kryterium Bertranda można spotkać również w nieco słabszej, następującej wersji. Jeżeli ciąg jest zbieżny do pewnego to
W przypadku, gdy kryterium nie rozstrzyga.
Jeżeli istnieją takie liczby oraz ciąg ograniczony o tej własności, że dla dostatecznie dużych zachodzi związek
to
Niech będzie funkcją dodatnią i malejącą. Niech ponadto dla każdego Wówczas szereg (A) jest zbieżny wtedy i tylko wtedy, gdy zbieżna jest całka niewłaściwa
Niech będzie nieujemną, malejącą funkcją ciągłą. Jeżeli dla dostatecznie dużych tj. dla pewnego spełniona jest nierówność
to szereg
jest zbieżny. W przypadku gdy dla dostatecznie dużych zachodzi nierówność
to szereg ten jest rozbieżny[21].
Jeżeli ciąg wyrazów szeregu (A) jest nierosnący to szereg (A) jest zbieżny wtedy i tylko wtedy, gdy zbieżny jest szereg
(C) |
W sformułowaniu kryterium Cauchy’ego zagęszczającego (inaczej: kryterium zagęszczania lub konsensacyjnego) szereg (C) można zastąpić szeregiem
dla dowolnej niezerowej liczby naturalnej [22].
Niech dany będzie rosnący ciąg liczb naturalnych
o tej własności, że
dla pewnego oraz wszystkich
Jeżeli ciąg wyrazów szeregu (A) jest nierosnący, to szereg (A) jest zbieżny wtedy i tylko wtedy, gdy zbieżny jest szereg
Jeżeli ciąg liczbowy spełnia następujące warunki:
to szereg
jest zbieżny.
Niech będą ciągami liczb rzeczywistych. Jeżeli szereg (A) jest zbieżny, a ciąg jest monotoniczny i ograniczony, to szereg
jest zbieżny[24].
Jeżeli ciąg sum częściowych
szeregu (A) jest ograniczony, a jest ciągiem liczb rzeczywistych, który jest monotoniczny i zbieżny do to szereg
jest zbieżny.
Niech będzie dowolnym zbiorem oraz niech
będzie ciągiem funkcji. Kryteria zbieżności szeregów liczbowych stosowane do szeregów
mogą jedynie rozstrzygać o zbieżności punktowej; nie mówią jednak nic o możliwej zbieżności jednostajnej. Wyszczególnione niżej kryteria zbieżności szeregów funkcyjnych pozwalają rozstrzygać o tym typie zbieżności.
Niżej
oraz
są dowolnymi ciągami funkcji.
Jeżeli dla każdej liczby naturalnej istnieje taka liczba że
dla każdego elementu zbioru oraz szereg liczbowy
jest zbieżny, to szereg funkcyjny
jest zbieżny jednostajnie w zbiorze [25].
Jeśli
jest zbieżny jednostajnie w zbiorze [26].
Jeżeli
jest zbieżny jednostajnie w zbiorze [27].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.