Приклади.
З’ясувати, чи буде степеневий ряд збігатися у точці.
.
Це знакододатний числовий ряд, який буде збіжним ().
Знайти інтервал збіжності ряду:
а)
Для даного ряду ;.
.
Інтервал збіжності ряду .
б)
Для даного ряду ,,.
.
Інтервал збіжності ряду , або.
в)
Для даного ряду ,,.
.
Таким чином, ряд буде збіжним, якщо .
г)
Для даного ряду ,,.
Таким чином, ряд буде збіжним, якщо .
д)
Це ряд з пропуском степенів, тому скористаємося ознакою Даламбера:
, ;
.
Нерівність справджується, якщо
.
Таким чином, інтервалом збіжності ряду буде .
е)
Це ряд з пропуском степенів, тому скористаємося ознакою Коші:
;
.
Нерівність справджується для будь-якого значення, отже, ряд буде збіжним для.
ж)
Це ряд з пропуском степенів, тому скористаємося ознакою Даламбера:
,;
.
Нерівність справджується, лише якщо, отже, ряд буде збіжним тільки для.
3) Знайти область збіжності степеневого ряду.
а)
Для заданого ряду ,.
.
Інтервал збіжності ряду задається умовою . Дослідимо поведінку ряду на границях цього інтервалу.
:.
Узагальнений гармонічний ряд є розбіжним, отже, степеневий ряд прирозбігається.
:.
Це ряд Лейбніца . Перевіримо, чи виконуються умови відповідної теореми.
1) ;
2) ,,, …
,.
За теоремою Лейбніца ряд є збіжним, тобто при степеневий ряд збігається.
Таким чином, областю збіжності досліджуваного ряду є .
б)
Якщо необхідно дослідити поведінку ряду за степенями на границях інтервалу збіжності, доцільно ввести допоміжну зміннута розшукувати область збіжності отриманого ряду за новою змінною.
;.
Це ряд з пропуском степенів, тому скористаємося ознакою Даламбера:
, ;
.
Нерівність справджується, якщо
.
Дослідимо поведінку ряду на границях інтервалу збіжності.
,.
Гармонічний ряд є розбіжним, отже , степеневий рядрозбігається при.
,.
Гармонічний ряд є розбіжним, отже , степеневий рядрозбігається при.
Таким чином, область збіжності ряду задається умовою
, або,.
в)
Введемо нову змінну та знайдемо область збіжності отриманого ряду.
Для цього ряду ,.
.
Інтервалом збіжності допоміжного ряду буде . Дослідимо поведінку ряду на границях інтервалу.
,.
Це ряд Лейбніца . Перевіримо, чи виконуються умови відповідної теореми.
1) ;
2) ,,, …
,.
За теоремою Лейбніца ряд є збіжним, тобто при степеневий ряд збігається.
,.
Узагальнений гармонічний ряд є розбіжним, отже, степеневий ряд прирозбігається.
Таким чином, область збіжності допоміжного ряду відповідає умові .
Тоді область збіжності основного ряду задається нерівністю
;.
Отже, область збіжності заданого ряду – це проміжок .