§ 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