Тема . Математический анализ

.29 Функциональные ряды. Степенные ряды.

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математический анализ
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#62871

a) Показать, что степенной ряд

∑∞ xn
   ---
n=0 n!

cходится всюду на ℝ  ;
b) Показать, что бесконечный радиус сходимости не гарантирует ещё равномерной сходимости на ℝ  (а лишь на любом отрезке [a,b] ⊂ ℝ  ). А именно, показать, что сходимость указанного ряда неравномерна на луче [0,+∞ )  .

Показать ответ и решение

a) Найдём радиус сходимости нашего степенного ряда.

Вычислим предел  lim  |an+an1-|
n→ ∞ , в нашем случае an = n1!   . Будем иметь:

     an+1           n!           1
lni→m∞ |-----| = nli→m∞--------= nli→m∞  --= 0
      an          (n+ 1)!        n

Таким образом, радиус сходимости равен     1       1
-lim-|an+1| = 0 = ∞
n→∞   an . Значит, наш степенной ряд сходится абсолютно в интервале (− ∞, + ∞ )  , то есть на всём ℝ  .

b) Из формулы Тейлора ясно, что наш ряд представляем собой тейлоровское разложение экспоненты. То есть всюду на ℝ  он сходится к ex  :

∑∞  xn
    ---= ex
n=0 n!

Таким образом, для равномерной сходимости нужно, чтобы последовательность частичных сумм ряда сходилось равномерно к  x
e  , то есть чтобы

       ∑n   k ℝ
sn(x) =    x--⇉  ex,n →  ∞
       k=0 k!

Но по sup  -критерию это равносильно тому, чтобы

      n
     ∑  xk-   x
sxu∈pℝ |   k! − e | → 0,n → ∞
     k=0

Однако

    ∑n  xk    x            ∑n xk    x
sup|    k!-− e | ≥  sup   |   -k! − e |
x∈ℝ k=0           x∈[0,+∞ ) k=0

(супремум по меньшему множеству может стать разве что меньше).

Но

         ∑n xk
  sup   |   ---− ex| = + ∞ для лю бого n
x∈[0,+∞ ) k=0k!

Поскольку ex  при x →  + ∞ будет стремиться к бесконечности быстрее многочлена любой сколь угодно большой степени.

Таким образом,          ∑n  k
  sup   |   xk! − ex| → +∞
x∈[0,+∞ ) k=0 при n →  + ∞ , а значит и тем более      n∑   k
sup|    xk! − ex| → + ∞
x∈ℝ k=0 при n →  + ∞ .

Значит, по sup  -критерию, на [0,+ ∞ )  , а, значит, и на ℝ  равномерной сходимости у ряда  ∞∑  xn
    n!
n=0   нет.

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!