Files
2025-02-15 15:47:50 +03:00

37 lines
3.6 KiB
Markdown
Raw Permalink Blame History

This file contains invisible Unicode characters

This file contains invisible Unicode characters that are indistinguishable to humans but may be processed differently by a computer. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

# Признак Вейерштрасса равномерной сходимости функционального ряда
## Введение
Признак Вейерштрасса является важным критерием для определения равномерной сходимости функциональных рядов. Он позволяет определить, сходится ли функциональный ряд равномерно на заданном множестве, основываясь на сходимости ряда из мажорант.
> [!Термин]
> **Мажоранта** (от *majorer* — повышать) — термин, который используется в математике для обозначения "Точной верхней и нижней границ").
## Признак Вейерштрасса
### Формулировка
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 $D$.
### Доказательство
Рассмотрим [[2 курс/1 семестр/Вышмат/Билеты/1 раздел/10#^2cb2e9|частичные суммы ряда]] $S_n(x)=\sum\limits_{k=1}^n f_k(x)$ и соответствующие частичные суммы ряда из мажорант $T_n=\sum\limits_{k=1}^n M_k$.
Поскольку ряд $\sum\limits_{n=1}^\infty M_n$ *сходится*, то последовательность $T_n$ ограничена. Это означает, что существует такое число $M$, что $T_n\leq M$ для всех $n$.
Теперь рассмотрим разность частичных сумм $S_m(x)-S_n(x)$ для $m>n$:
$|S_m(x) - S_n(x)| = \left| \sum\limits_{k=n+1}^m f_k(x) \right| \leq \sum\limits_{k=n+1}^m |f_k(x)| \leq \sum\limits_{k=n+1}^m M_k = T_m-T_n$
Поскольку последовательность $T_n$ *ограничена*, то и разность $T_m-T_n$ *ограничена*. Следовательно, последовательность $S_n(x)$ является фундаментальной (последовательность Коши), а значит, равномерно сходится на $D$.
### Примеры
1. $\sum\limits_{n=1}^\infty \frac{\sin(nx)}{n^2}$
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|обобщенный гармонический ряд]] 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.
1. $\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cos(nx)}{n^3}$
Оценим $|f_n(x)|$: $\left| \frac{\cos(nx)}{n^3} \right| \leq \frac 1 {n^3}$
Ряд $\sum\limits_{n=1}^\infty \frac 1 {n^3}$ *сходится*, так как это обобщенный гармонический ряд с $p=3>1$. Следовательно, ряд $\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\cos(nx)}{n^3}$ *равномерно сходится* на всей числовой прямой по признаку Вейерштрасса.