Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 22. 10. 2013 15:51

Ibanus
Příspěvky: 91
Reputace:   
 

Určení oboru konvergence a součet řady funkcí

Zdravím,

blíží se mi dílčí test z matematiky a mám problém s tím, že nevím, jak řešit tyto příklady:
//forum.matweb.cz/upload3/img/2013-10/49743_test.jpg

Mám problém pochopit co je to stejnoměrná a bodová konvergence a taky si nejsem jistý, které kritérium použít na uvedené členy řady výše, abych správně určil obor konvergence. Už se v tom hlodám celé odpoledne a na internetu jsou jen samé špačky a žádný není takový, abych ho dokázal využít.

Díky :-)

Offline

 

#2 22. 10. 2013 17:28 — Editoval Rumburak (22. 10. 2013 17:34)

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: Určení oboru konvergence a součet řady funkcí

Zdravím také.

ad 1) Je potřeba uvědomit si, jak je to s konvergencí resp. divergencí harmonické řady a řady složené ze samých nul.

ad 2) Je potřeba uvedomit si, jak je to s konvergencí resp. divergencí řady $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}$ .

V obou případech může k vyšetření konvergence pomoci integrální kriterium.  K určení součtu v úloze 2 :




ad 3)  Jde o geometrickou řadu s kvocientem cos x  .

Offline

 

#3 23. 10. 2013 00:01

Ibanus
Příspěvky: 91
Reputace:   
 

Re: Určení oboru konvergence a součet řady funkcí

↑ Rumburak:

Tak řada samých nul konverguje.
Harnonická řada diverguje, poněvadž je její součet nekonečno a lze to porovnávacím kritériem potvrdit.

1) Řada diverguje, dokázal jsem pomocí porovnávacího kritéria
2) Řada diverguje, taktéž dokázáno pomocí porovnávacího kritéria.
3) Řada osciluje, pomocí odmocninového kritéria, kde se člen n vyruší s tím u odmocniny a zbyde pouze kosinus x. Ten dává nekonečno a osciluje.

Lze to takto? A jak jinak mohu určit efektivně obor konvergence?

Moc děkuji :-)

Offline

 

#4 23. 10. 2013 02:24

Bati
Příspěvky: 2469
Reputace:   192 
 

Re: Určení oboru konvergence a součet řady funkcí

↑ Ibanus:
Ahoj.
Je vidět, že máš asi problém s tou stejnoměrnou konvergencí. Protože jsi psal, žes něco hledal, předpokládám, že definice znáš. A protože jsi psal, že to nestačilo, pokusím se to vysvětlit co nejlépe.
Je to vlastně taková limita s parametrem. Vtip je v tom, že aby to byla stejnoměrná konvergence, musí být existence toho indexu [mathjax]n_0[/mathjax] z definice obyčejné limity nezávislá na tom parametru. Tj. pro ten index [mathjax]n_0[/mathjax] ty členy musí být dostatečně malé pro všechny možné parametry. Nejmenší příklad, který mě napadá, kde je zásadní rozdíl mezi bodovou a stejnoměrnou konvergencí je posloupnost funkcí [mathjax]\frac{x}n[/mathjax] pro [mathjax]x\in[0,\infty)[/mathjax]. Platí sice výrok [mathjax]\forall x\in[0,\infty):f_n(x)\to0,\;n\to\infty[/mathjax], ale výrok [mathjax]f_n\rightrightarrows0[/mathjax] na [mathjax][0,\infty)[/mathjax] už neplatí - např. pro číslo [mathjax]\frac12[/mathjax] by měl existovat index [mathjax]n_0[/mathjax], od kterého dál je to už menší než [mathjax]\frac12[/mathjax] nezávisle na hodnotě [mathjax]x[/mathjax]. Ale protože [mathjax]x[/mathjax] je z intervalu [mathjax][0,\infty)[/mathjax], můžu ho zvolit libovolně velké - třeba zrovna [mathjax]x=n_0[/mathjax], čímž přelezu tu polovinu. Je z toho vidět, že hodně závisí na intervalu, ze kterého je parametr vybírán. Pokud bychom se v tom příkladu omezili na konečný interval, konvergovalo by to už stejnoměrně. Proto se taky zavádí pojem lokální stejnoměrné konvergence. Je dobré si taky uvědomit, že stejnoměrná konvergence implikuje spojitost limitní funkce.
Ve složitějších případech se nejprve pro pevné [mathjax]n[/mathjax] najde supremum funkce [mathjax]f_n(x)[/mathjax] v zadaném intervalu, čímž odpadne závislost na [mathjax]x[/mathjax] a zkoumá se pak jen obyčejná posloupnost těch suprem.

Na řady funkcí se to pak jen všechno přenese pomocí posloupnosti částečných součtů [mathjax]s_n(x)=\sum\limits_{i=1}^nf_n(x)[/mathjax].

K jednotlivým příkladům:
1) Neuvážil jsi všechny možné hodnoty parametru.
2) Ok (pokud jsi to udělal tak jak myslím) - vidíš, že srovnávací kritérium může být dobré pro odstraňování závislosti na parametru.
3) Uvědom si, co přesně říká odmocninové kritérium a uvažuj různé hodnoty parametru.

Offline

 

#5 23. 10. 2013 11:57

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: Určení oboru konvergence a součet řady funkcí

↑ Ibanus:

Zkoumání stejnoměrnosti případné konvergence se v zadání nepožaduje, tak bych tuto otázku prozatím odložil.

ad 1) 
Využij faktu, že řada ze samých nul konverguje.  Takovou může být i řada v první úloze při vhodných hodnotách parametru $x$

ad 2)
Správné je "moje" řešení uvedené v ↑ Rumburak:.

ad 3)
Nejprve zaveď subtituci $\cos x  = q$ a uvaž, jak je to s konvergencí takto získané řady

                              $\sum_{n=1}^{\infty} q^n$ ,

tj.  pro které hodnoty $q$ konverguje resp. diverguje.  Teprve až Ti toto bude jasné, přejdi k původní proměnné $x$
prostřednictvím rovnice $\cos x  = q$.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson