Или просто интегральный признак. Разочарую тех, кто плохо усвоил материал первого курса. Для того чтобы применять интегральный признак Коши необходимо более или менее уверенно уметь находить производные, интегралы, а также иметь навык вычисления несобственного интеграла первого рода.
В учебниках по математическому анализу интегральный признак Коши дан математически строго, но слишком уж поморочено, поэтому я сформулирую признак не слишком строго, но понятно:
Рассмотрим положительный числовой ряд . Если существует несобственный интеграл
, то ряд сходится или расходится вместе с этим интегралом.
И сразу примеры для пояснения:
Пример 11
Исследовать ряд на сходимость
Почти классика. Натуральный логарифм и какая-нибудь бяка.
Основной предпосылкой использования интегрального признака Коши является тот факт, что в общем члене ряда содержатся множители, похожие на некоторую функцию и её производную. Из темы Производная вы наверняка запомнили простейшую табличную вещь: , и у нас как раз такой каноничный случай.
Как использовать интегральный признак? Сначала берем значок интеграла и переписываем со «счётчика» ряда верхний и нижний пределы: . Затем под интегралом переписываем «начинку» ряда с буковкой «хэ»:
. Чего-то не хватает…, ах, да, еще в числителе нужно прилепить значок дифференциала:
.
Теперь нужно вычислить несобственный интеграл . При этом возможно два случая:
1) Если выяснится, что интеграл сходится, то будет сходиться и наш ряд
.
2) Если выяснится, что интеграл расходится, то наш ряд
тоже будет расходиться.
Повторюсь, если материал запущен, то чтение параграфа будет трудным и малопонятным, поскольку применение признака по сути дела сводится к вычислению несобственного интеграла первого рода.
Полное решение и оформление примера должно выглядеть примерно так:
Используем интегральный признак:
Подынтегральная функция непрерывна на
Таким образом, исследуемый ряд расходится вместе с соответствующим несобственным интегралом.
Пример 12
Исследовать ряд на сходимость
Решение и образец оформления в конце урока
В рассмотренных примерах логарифм также мог находиться под корнем, это не изменило бы способа решения.
И еще два примера на закуску
Пример 13
Исследовать ряд на сходимость
По общим «параметрам» общий член ряда подходит для использования предельного признака сравнения. Нужно всего лишь раскрыть скобки и
сразу сдать на кандидата предельно сравнить данный ряд со сходящимся рядом . Впрочем, я немного слукавил, скобки можно и не раскрывать, но всё равно решение через предельный признак будет выглядеть несколько вычурно.
Поэтому мы используем интегральный признак Коши:
Подынтегральная функция непрерывна на
Получено конечное число, значит, исследуемый ряд сходится вместе с соответствующим несобственным интегралом.
! Примечание: полученное число – не является суммой ряда !!!
Пример 14
Исследовать ряд на сходимость
Решение и образец оформления в конце урока, который подходит к концу.
Да. Возможно, у некоторых возник вопрос, почему я начал этот урок с таким энтузиазмом? Всё просто – начался учебный год, а мне не нужно на учебу!!! Я столько мучался =(Что даже не устал в заключительных аккордах этой статьи.
В целях окончательного и бесповоротного усвоения темы числовых рядов посетите урок Знакочередующиеся ряды. Признак Лейбница. Примеры решений.
Желаю успехов!
Решения и ответы:
Пример 3: Используем признак Даламбера:
Таким образом, исследуемый ряд расходится.
Примечание: Можно было использовать и «турбо»-метод решения: сразу обвести карандашом отношение , указать, что оно стремится к единице и сделать пометку: «одного порядка роста».
Пример 5: Используем признак Даламбера: