Знакозмінні ряди
Знакозмінним називається ряд, в якому є нескінченна кількість як додатних, так і від’ємних членів.
Якщо ряд (1) збігається одночасно з рядом з модулів
, (14.16)
то ряд (14.1) називається абсолютно збіжним.
Якщо ряд (14.1) збігається, а ряд (14.16) розбігається, то ряд (14.1) називається умовно збіжним.
Теорема Коші. Щоб збігався знакозмінний ряд (14.1), достатньо, щоб збігався додатній ряд з модулів (14.16).
Ця умова не є необхідною для збіжності ряду, але коли вона виконується, ряд збігається абсолютно.
Ознака Лейбніца. Якщо знакозмінний ряд має вигляд
, (14.17)
де , і його члени монотонно спадають за абсолютною величиною, тобто
, і існує границя
, (14.18)
то ряд збігається.
Ознака Лейбніца не дає відповіді на запитання, як збігається ряд: абсолютно чи умовно. Тут потрібне додаткове дослідження.
Приклад 9. Дослідити на умовну або абсолютну збіжність числовий ряд
.
По-перше, перевіримо, чи виконується необхідна умова збіжності:
.
Необхідна умова виконується. Модулі членів ряду утворюють монотонно спадну послідовність
.
Тому за ознакою Лейбніца ряд збігається. Щоб з’ясувати, умовно він збігається чи абсолютно, розглянемо ряд з модулів
.
Цей ряд є частинним випадком узагальненого гармонійного ряду (14.12), коли . При
ряд розбігається. Розбіжність легко перевірити, використовуючи інтегральну ознаку. Інтеграл
є розбіжним. Тому розглянутий знакозмінний ряд збігається умовно.
Приклад 10. Дослідити на умовну та абсолютну збіжність ряд
.
Очевидно, що . Ряд з додатними членами
.
також є узагальненим гармонійним рядом при р=2. Ряд збігається, тому що . За першою теоремою порівняння буде збіжним і ряд
.
Це ряд з модулів членів заданого знакозмінного ряду. За теоремою Коші його збіжність забезпечує абсолютну збіжність знакозмінного ряду.