Files
University-notes/2 курс/1 семестр/Вышмат/Билеты/1 раздел/10.md

3.1 KiB
Raw Blame History

Функциональные ряды. Частичная сумма и сумма функционального ряда. Сходимость, область сходимости функционального ряда.

Введение

Функциональные ряды — это ряды, члены которых являются функциями от переменной x. Они играют важную роль в математике и её приложениях.

Функциональные ряды

Функциональный ряд — это ряд вида: \sum_{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_{k=1}^{n}f_k(x)

Сумма функционального ряда — это предел частичных сумм при n\to\infty: S(x)=\lim_{n\to\infty}S_n(x)

Сходимость функционального ряда

Функциональный ряд \sum_{n=1}^{\infty}f_n(x) сходится в точке x_0, если существует конечный предел: \lim_{n\to\infty}S_n(x_0)

Область сходимости функционального ряда

Область сходимости функционального ряда — это множество всех точек x, 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_{n=1}^{\infty}f_n(x) — функциональный ряд, и пусть существует ряд положительных чисел \sum_{n=1}^{\infty}M_n, такой что: |f_n(x)|\leq M_n для всех x в области D и для всех n.

Если ряд \sum_{n=1}^{\infty}M_n сходится, то ряд \sum_{n=1}^{\infty}f_n(x) равномерно сходится на D.

Пример

Рассмотрим ряд \sum_{n=1}^{\infty}\frac{\sin(nx)}{n^2}.

Оценим |f_n(x)|: |\frac{\sin(nx)}{n^2}|\leq\frac{1}{n^2}

Ряд \sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^2} сходится, так как это обобщенный гармонический ряд с p=2>1. Следовательно, ряд \sum_{n=1}^{\infty}\frac{\sin(nx)}{n^2} равномерно сходится на всей числовой прямой по признаку Вейерштрасса.