3.1 KiB
Функциональные ряды. Частичная сумма и сумма функционального ряда. Сходимость, область сходимости функционального ряда.
Введение
Функциональные ряды — это ряды, члены которых являются функциями от переменной
Функциональные ряды
Функциональный ряд — это ряд вида \sum\limits_{n=1}^\infty f_n(x)
, где f_n(x)
— функции от переменной x
.
Частичная сумма и сумма функционального ряда
Частичная сумма функционального ряда — это сумма первых n
членов ряда: S_n(x) = \sum\limits_{k=1}^n f_k(x)
^2cb2e9
Сумма функционального ряда — это предел частичных сумм при n\to\infty
: S(x) = \lim\limits_{n\to\infty}S_n(x)
^f4f31b
Сходимость функционального ряда
Функциональный ряд \sum\limits_{n=1}^\infty f_n(x)
сходится в точке x_0
, если существует конечный предел: \lim\limits_{n\to\infty} S_n(x_0)
Область сходимости функционального ряда
Область сходимости функционального ряда — это множество всех точек, в которых ряд сходится. Область сходимости может быть открытым или замкнутым интервалом, а также может состоять из отдельных точек.
Признаки сходимости функциональных рядов
Признак Вейерштрасса
Признак Вейерштрасса позволяет определить равномерную сходимость функционального ряда.
Формулировка признака Вейерштрасса
Пусть \sum\limits_{n=1}^\infty f_n(x)
— функциональный ряд, и пусть существует ряд положительных чисел \sum\limits_{n=1}^\infty M_n
, такой что \forall n \forall x \in D: |f_n(x)| \leq M_n
.
Если ряд \sum\limits_{n=1}^\infty M_n
сходится, то ряд \sum\limits_{n=1}^\infty f_n(x)
равномерно сходится на D
.
Пример
Рассмотрим ряд \sum\limits_{n=1}^\infty \frac{\sin(nx)}{n^2}
.
Оценим |f_n(x)|
: \left| \frac{\sin(nx)}{n^2} \right| \leq \frac 1 {n^2}
Ряд \sum\limits_{n=1}^\infty \frac 1 {n^2}
сходится, так как это 2 курс/1 семестр/Вышмат/Билеты/1 раздел/2#^e8e233 с p=2>1
. Следовательно, ряд \sum\limits_{n=1}^\infty \frac{\sin(nx)}{n^2}
равномерно сходится на всей числовой прямой по признаку Вейерштрасса.