Функциональные ряды

Функциональные ряды

Функциональные ряды

Формально записанное выражение

            (25)

где - последовательность функций от независимой переменной x, называется функциональным рядом.

Примерами функциональных рядов могут служить:

          (26)

                  (27)

Придавая независимой переменной x некоторое значение и подставляя его в функциональный ряд (25), получим числовой ряд

   

Если он сходится, то говорят, что функциональный ряд (25) сходится при ; если он расходится, что говорят, что ряд (25) расходится при .


Пример 1. Исследовать сходимость ряда (26) при значениях x = 1 и x = - 1.
Решение. При x = 1 получим числовой ряд

который сходится по признаку Лейбница. При x = - 1 получим числовой ряд

который расходится как произведение расходящегося гармонического ряда на – 1. Итак, ряд (26) сходится при x = 1 и расходится при x = -1.


Если такую проверку на сходимость функционального ряда (1) осуществить относительно всех значений независимой переменной из области определения его членов, то точки этой области разобьются на два множества: при значениях x, взятых в одном из них, ряд (25) сходится, а в другом – расходится.

Множество значений независимой переменной, при которых функциональный ряд сходится, называется его областью сходимости.


Пример 2. Найти область сходимости ряда

Решение. Члены ряда определены на всей числовой прямой и образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q = sin x. Поэтому ряд сходится, если

и расходится, если

(значения невозможны). Но при значениях и при остальных значениях x. Следовательно, ряд сходится при всех значениях x, кроме . Областью его сходимости служит вся числовая прямая, за исключением этих точек.


Пример 3. Найти область сходимости ряда

Решение. Члены ряда образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q = ln x. Поэтому ряд сходится, если , или , откуда . Это и есть область сходимости данного ряда.


Пример 4. Исследовать сходимость ряда

Решение. Возьмём произвольное значение . При этом значении получим числовой ряд

              (*)

Найдём предел его общего члена

при :

Следовательно, ряд (*) расходится при произвольно выбранном, т.е. при любом значении x. Область его сходимости – пустое множество.


Начало темы "Ряды"

Числовые ряды

Достаточные признаки сходимости рядов

Знакочередующиеся ряды

Продолжение темы "Ряды"

Степенные ряды