n-я частичная сумма Sn представляет собой сумму первых n членов последовательности; то есть,
Ряд сходится (или сходится ) тогда и только тогда, когда последовательность его частичных сумм стремится к пределу ; это означает, что при добавлении одного за другим в порядке, заданном индексами , получаются частичные суммы, которые становятся все ближе и ближе к заданному числу. Точнее, ряд сходится тогда и только тогда, когда существует число такое, что для любого сколь угодно малого положительного числа существует (достаточно большое) целое число такое, что для всех ,
Если ряд сходится, то число (обязательно уникальное) называется суммой ряда .
Те же обозначения
используется для ряда и, если он сходится, для его суммы. Это соглашение аналогично тому, которое используется для сложения: a + b обозначает операцию сложения a и b , а также результат этого сложения , который называется суммой a и b .
Ряд, не сходящийся, называется расходящимся или расходящимся.
Существует ряд методов определения того, сходится или расходится ряд .
Если можно доказать, что синий ряд сходится, то и меньший ряд должен сходиться. Напротив, если доказано, что красный ряд расходится, то он тоже должен расходиться.
Сравнительный тест . Члены последовательностисравниваются с членами другой последовательности. Если для всех n ,, исходится, то сходится и
Однако если для всех n , , и расходится, то тоже
Тест на соотношение . Предположим, что для всехn не равно нулю. Предположим, что существуеттакое, что
Если r < 1, то ряд сходится абсолютно. Если r > 1, то ряд расходится. Если r = 1, тест на соотношение не дает результатов, и ряд может сходиться или расходиться.
Корневой тест или n- ный корневой тест . Предположим, что члены рассматриваемой последовательности неотрицательны . Определите r следующим образом:
где «lim sup» обозначает верхний предел (возможно, ∞; если предел существует, это то же значение).
Если r < 1, то ряд сходится. Если r > 1, то ряд расходится. Если r = 1, проверка корня не дает результатов, и ряд может сходиться или расходиться.
И тест отношения, и тест на корень основаны на сравнении с геометрическим рядом и поэтому работают в схожих ситуациях. Фактически, если тест отношения работает (это означает, что предел существует и не равен 1), то и корневой тест тоже работает; обратное, однако, неверно. Таким образом, корневой тест более применим, но с практической точки зрения предел часто бывает трудно вычислить для часто встречающихся типов рядов.
Если ряд сходится, но ряд расходится, то ряд условно сходящийся . Ряд Маклорена функции логарифма условно сходится при x = 1 .
Теорема о рядах Римана утверждает, что если ряд сходится условно, то можно переставить члены ряда таким образом, чтобы ряд сходился к любому значению или даже расходился.
Равномерная сходимость
Пусть – последовательность функций. Говорят, что ряд сходится равномерно к f
, если последовательность частичных сумм, определяемая формулой
сходится равномерно к f .
Существует аналог критерия сравнения бесконечных рядов функций, называемый М-критерием Вейерштрасса .