§ 7. СВОЙСТВА РЯДОВ С НЕОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЧЛЕНАМИ
1. Перестановка членов ряда с неотрицательными членами.
Многие свойства сходящихся рядов с положительными членами аналогичны свойствам конечных сумм. Например, сумма таких рядов не меняется при перестановке их членов. Пусть даны два ряда . Говорят, что эти два ряда получаются друг из друга перестановкой членов, если существует такое взаимно-однозначное отображение множества натуральных чисел на себя, что (если все члены ряда различны, то это означает, что множества совпадают).
Теорема 7.1. Если ряд с положительными членами сходится, то сходится и любой ряд, полученный из него перестановкой членов, причем сумма ряда не меняется при перестановке членов.
Доказательство. Пусть Возьмем частичную сумму ряда (В): К- Тогда:
и потому
Обозначим через наибольшее из натуральных чисел Ясно, что
и потому Но так как, по условию, ряд с положительными членами сходится, то где — сумма этого ряда. Поэтому для всех имеем Значит, частичные суммы ряда имеющего положительные члены, ограничены сверху, и потому он сходится. При этом сумма а этого ряда не превосходит сумму исходного ряда.
Докажем теперь, что . Заметим, что ряд получается, в свою очередь, из ряда перестановкой членов, обратной перестановке Поэтому должно выполняться и неравенство . Но из и а получаем, что