ГЛАВА IV. РЯДЫ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЯ К ПРИБЛИЖЕННЫМ ВЫЧИСЛЕНИЯМ
§ 12. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИЗ ТЕОРИИ БЕСКОНЕЧНЫХ РЯДОВ
118. Понятие о бесконечном ряде.
Пусть дана бесконечная последовательность чисел
Составив сумму
первых членов последовательности
мы получим, таким образом, другую бесконечную последовательность чисел
Если эта последовательность стремится к пределу (конечному):
говорят, что бесконечный ряд
сходится и имеет сумму s, и пишут:
Если же
не стремится к пределу, то говорят, что бесконечный ряд (3) расходится.
Иначе говоря, бесконечный ряд (3) называется сходящимся, если сумма его первых
слагаемых при беспредельном возрастании
по всем целым положительным значениям стремигтся к пределу, и этот предел называется суммою ряда.
О сумме бесконечного ряда можно говорить только тогда, когда он сходится, и тогда сумма первых членов ряда
является приближенным выражением для суммы ряда s. Погрешность
этого приближенного выражения, т. е. разность
называется остатком ряда.
Очевидно, что остаток
есть в свою очередь сумма бесконечного ряда, который получается из данного ряда (1), если в нем отбросить первые
членов с начала:
Точная величина этого остатка в большинстве случаев остается неизвестной, и потому особенно важной является приближенная оценка этого остатка.
Простейший пример бесконечного ряда представляет геометрическая прогрессия
Рассмотрим отдельно случаи
Мы знаем
что при
геометрическая прогрессия имеет а конечную сумму
и потому оказывается сходящимся рядом; действительно, при этом
и
при
так как
при
. При
из выражения
видно, что
при
так как
при
. При
мы имеем
и, очевидно, также
так что при и
геометрическая прогрессия оказывается расходящимся рядом. При
мы получаем ряд
Сумма
первых
его членов равна нулю, если
четное, и равна а, если
нечетное, т. е.
не стремится к пределу, и ряд расходится; однако при всех значениях
эта сумма в отличие от предыдущего случая остается ограниченной, так как принимает только значения 0 и а.
Если абсолютная величина
суммы
первых членов ряда (3) — стремится к бесконечности при беспредельном возрастании
, то ряд (3) называется собственно расходящимся.
В дальнейшем, говоря о собственно расходящемся ряде, мы для краткости будем говорить просто расходящийся ряд.