שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש
[[88-132 אינפי 1 סמסטר א' תשעב/מערך תרגול/טורים|חזרה לטורים]]
==התכנסות בהחלט==
;<font size=4 color=#3c498e>'''הגדרה.''' </font>יהי <math>\sum a_n</math> טור. אזי אומרים כי הטור '''מתכנס בהחלט''' אם טור הערכים המוחלטים שלו <math>\sum |a_n|</math> מתכנס.
יהי <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n</math> טור. אזי אומרים כי הטור '''מתכנס בהחלט''' אם טור הערכים המוחלטים שלו <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty|a_n|</math> מתכנס.
<font size=4 color=#a7adcd>טור מתכנס '''דוגמא.בתנאי''' </font>אם הוא מתכנס, אבל '''לא''' מתכנס בהחלט.
;<font size=4 color=#a7adcd>דוגמא.</font>הטור <math>\sumdisplaystyle\sum_{(-n=1)}^n\infty\frac{(-1)^n}{n}}</math> '''אינו''' מתכנס בהחלט, כיוון כיון שטור הערכים המוחלטים <math>\sumdisplaystyle\fracsum_{n=1}{n}^\infty\frac1n</math> מתבדר.
''';משפט.'''טור מתכנס בהחלט, מתכנס. כלומר אם <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty|a_n|</math> מתכנס <math>\Leftarrow</math> גם <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n</math> מתכנס. (ההפך לא נכון בהכרח.)
טור ;סקיצה של ההוכחה.אם הטור מתכנס בהחלט, אזי סכום האברים החיוביים בלבד של הטור המקורי מתכנס(לפי מבחן ההשוואה הראשון, שכן סכום החיוביים בלבד קטן מסכום כל הערכים המוחלטים). באופן דומה סכום האברים השליליים של הטור המקורי מתכנס (שכן הוא מינוס של טור חיובי המתכנס לפי מבחן ההשואה הראשון). כלומרביחד, אם <math>\sum |a_n|</math> מתכנס <math>\Leftarrow</math> גם <math>\sum a_n</math> סכום החיוביים פחות סכום השליליים מתכנסושווה לסכום הטור.
שימו לב כי זו אינה הוכחה מלאה, יש לדייק בטיעונים.
'''סקיצה של ההוכחה==מבחני התכנסות כלליים==עד כה למדנו את מבחני ההתכנסות לטורים חיוביים.'''אם הטור מתכנס בהחלטכעת נלמד על מבחני התכנסות נוספים, אזי סכום האיברים החיוביים בלבד של הטור המקורי מתכנס (לפי מבחן ההשוואה הראשון, שכן סכום החיוביים בלבד קטן מסכום שאינם דורשים כי כל הערכים המוחלטים). באופן דומה סכום האיברים השליליים של הטור המקורי מתכנס (שכן הוא מינוס של טור חיובי המתכנס לפי מבחן ההשואה הראשון). ביחד, סכום החיוביים פחות סכום השליליים מתכנס ושווה לסכום הטוראיברי הסדרה יהיו חיוביים.
שימו לב ===מבחן לייבניץ לטורים עם סימנים מתחלפים===תהי <math>a_n</math> סדרה חיובית מונוטונית יורדת השואפת ל-0. אזי הטור <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty(-1)^na_n</math> מתכנס. ;<font size=4 color=#a7adcd>דוגמאות.</font>הטורים הבאים מתכנסים לפי מבחן לייבניץ: :<math>\displaystyle\begin{align}\sum_{n=1}^\infty\frac{(-1)^n}{n}\\\sum_{n=1}^\infty\frac{(-1)^n}{\sqrt n}\\\sum_{n=1}^\infty\frac{(-1)^n}{\ln(n)}\\\sum_{n=1}^\infty(-1)^n\sin\left(\tfrac1n\right)\end{align}</math> ===מבחן דיריכלה - סדרה מונוטונית כפול סדרה עם טור חסום===תהי <math>a_n</math> סדרה חיובית מונוטונית יורדת השואפת ל-0. תהי <math>b_n</math> כך שסדרת הסכומים החלקיים שלה חסומה::<math>\exist M\forall N:|S_N|=\left|\sum_{n=1}^Nb_n\right|<M</math> אזי <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n\cdot b_n</math> מתכנס.  ;<font size=4 color=#a7adcd>דוגמא.</font>ראשית נוכיח כי זו אינה הוכחה מלאההטור <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\sin(n)</math> חסום (כלומר סדרת הסכומים החלקיים שלו חסומה). נבחן את סדרת הסכומים החלקיים::<math>S_n=\sin(1)+\cdots+\sin(n)</math>נכפול את שני הצדדים בקבוע <math>2\sin(1)</math> לקבל:<math>2\sin(1)S_n=2\sin(1)\sin(1)+2\sin(2)\sin(1)+\cdots+2\sin(n)\sin(1)</math> נפעיל את הזהות הטריגונומטרית <math>2\sin(\alpha)\sin(\beta)=\cos(\alpha-\beta)-\cos(\alpha+\beta)</math> ::<math>2\sin(1)S_n=\cos(0)-\cos(2)+\cos(1)-\cos(3)+\cos(2)-\cos(4)+\cdots+\cos(n-1)-\cos(n+1)</math> זהו טור טלסקופי, יש לדייק בטיעוניםולאחר צמצום אנו נשארים עם:<math>2\sin(1)S_n=\cos(0)+\cos(1)-\cos(n)-\cos(n+1)</math> ולכן <math>|S_n|=\left|\dfrac{\cos(0)+\cos(1)-\cos(n)-\cos(n+1)}{2\sin(1)}\right|\le\dfrac2{\sin(1)}</math> כלומר סדרת הסכומים החלקיים אכן חסומה.  כעת, נובע בקלות ממבחן דיריכלה כי הטורים הבאים '''מתכנסים'''::<math>\begin{align}\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin(n)}{n}\\\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin(n)}{\sqrt n}\\\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin(n)}{\ln(n)}\end{align}</math> ;<font size=4 color=#a7adcd>תרגיל.</font>בדוק את התכנסות הטורים הבאים: :<math>\begin{align}\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin^2(n)}{n}\\\sum_{n=1}^\infty\frac{|\sin(n)|}{n}\end{align}</math> ;פתרון.נביט בזהות הטריגונומטרית <math>2\sin^2(\alpha)=1-\cos(2\alpha)</math> . לכן:<math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin^2(n)}{n}=\sum_{n=1}^\infty\frac{1-\cos(2n)}{2n}</math> ניתן באמצעות מבחן דיריכלה, באופן דומה לתרגיל הקודם, להוכיח כי <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{\cos(2n)}{2n}</math> מתכנס. נניח בשלילה כי הטור <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin^2(n)}{n}</math> מתכנס, ונקבל כי הטור :<math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac1{2n}=\sum_{n=1}^\infty\frac{\sin^2(n)}{n}+\frac{\cos(2n)}{2n}</math>  הוא סכום טורים מתכנסים ולכן מתכנס וזו סתירה, כיון שאנו יודעים שטור זה מתבדר. כעת, נשים לב כי <math>|\sin(n)|\ge\sin^2(n)</math> ולכן לפי מבחן ההשוואה הראשון גם <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{|\sin(n)|}{n}</math> מתבדר.
226
עריכות