II.
Agar (1) sonli qator uzoqlashuvchi bo‘lsa, unda (2) sonli qator ham
uzoqlashuvchi bo‘ladi.
Isbot: I.
(1) va (2) sonli qatorlarning
n
- xususiy yig‘indisini mos ravishda
S
n
(
u
)
va
S
n
(
v
) deb belgilaymiz. Musbat hadli sonli qatorlarning
n
-
xususiy
yig‘indilari
S
n
(
n
=1,2,3, ∙∙∙) monoton o‘suvchi ketma-ketlikni tashkil etadi. Haqiqatan ham,
и
n+
1
>0
bo‘lgani uchun
S
n+
1
=
S
n
+
и
n
+1
>
S
n
. Shu sababli musbat hadli sonli qator
yaqinlashuvchi ekanligini ko‘rsatish uchun uning
S
n
(
n
=1,2,3, ∙∙∙) xususiy yig‘indilari
ketma-ketligi yuqoridan chegaralangan bo‘lishini ko‘rsatish kifoya, chunki bu holda
(VI bob, §2, 2-teoremaga qarang)
n
n
S
lim
limit mavjud va chekli bo‘ladi. Bizning
holda, teorema shartiga asosan,
)
(
)
(
lim
v
S
v
S
n
n
mavjud bo‘lgani uchun
S
n
(
v
)
(
n
=1,2,3, ∙∙∙) yuqoridan chegaralangan. Unda ,
S
n
(
u
) ≤
S
n
(
v
) bo‘lgani uchun,
S
n
(
u
)
(
n
=1,2,3, ∙∙∙) monoton o‘suvchi sonli ketma-ketlik ham yuqoridan chegaralangan va
shu sababli
)
(
)
(
lim
u
S
u
S
n
n
mavjuddir. Bundan tashqari ushbu tengsizlik ham
o‘rinli bo‘ladi:
)
(
)
(
)
(
lim
)
(
lim
)
(
)
(
v
S
u
S
v
S
u
S
v
S
u
S
n
n
n
n
n
n
.
II.
1
k
k
v
(2) sonli qator yaqinlashuvchi deb faraz qilamiz. Bu holda, teoremaning
I qismiga asosan, (1) sonli qator ham yaqinlashuvchi bo‘ladi. Bu esa teorema
shartiga zid. Demak, farazimiz noto‘g‘ri va (2) qator uzoqlashuvchidir.
Teorema to‘liq isbotlandi.
Misol sifatida umumiy hadi
u
n
=1/(
n
+3
n
) bo‘lgan musbat hadli sonli qatorni
qaraymiz. Bunda
1
1
2
/
1
)
3
/
1
(
,
)
3
1
(
3
1
3
1
k
n
k
k
n
n
n
n
n
v
v
n
u
bo‘lgani uchun berilgan sonli qator yaqinlashuvchi va uning yig‘indisi 1/2 sonidan
katta bo‘lmaydi.
Izoh:
Oldingi paragrafdagi 1-teoremaga asosan qatorni chekli sondagi hadlarini
tashlab yuborish uning yaqinlashuvchiligiga ta’sir etmaydi. Shu sababli (1) qator
yaqinlashuvchi bo‘lishi uchun taqqoslash alomatidagi
и
n
≤
v
n
tengsizlik barcha
n
=1,2,3, ∙∙∙ uchun bajarilishi shart bo‘lmasdan, biror
N
sonidan
boshlab, ya’ni
n
≥
N
bo‘lganda bajarilishi kifoyadir. Ammo bunda
S
(
u
)≤
S
(
v
) tengsizlik bajarilmasligi
mumkin.
Masalan,
1
2
5
4
7
2
k
k
k
k
sonli qatorni qaraymiz. Uning umumiy hadi
1
)
2
(
1
)
4
(
2
5
4
7
2
2
2
n
n
n
n
n
u
n
n
≥4 bo‘lganda musbat bo‘ladi va shu sababli bu qatorning dastlabki uchta hadini
tashlab yuborib, musbat hadli sonli qatorga ega bo‘lamiz. Bundan tashqari
n
>10
bo‘lganda
u
n
>2/
n
=
v
n
bo‘ladi. Haqiqatan ham,
n>
4 deb olsak, unda
10
10
8
2
7
2
2
5
4
7
2
2
2
2
2
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
u
n
.
Bunda
v
n
=2/
n
garmonik qatorni ikkiga ko‘paytirishdan hosil bo‘lgan uzoqlashuvchi
qatorning umumiy hadini ifodalaydi. Demak, taqqoslash alomatining II qismiga
asosan, qaralayotgan qator uzoqlashuvchi bo‘ladi.
2-TEOREMA
(Limitik taqqoslash alomati)
:
Agar
1
k
k
u
(1) va
1
k
k
v
(2)
musbat hadli sonli qatorlar bo‘lib, ularning umumiy hadlarining nisbati chekli
A
v
u
n
n
n
)
/
(
lim
limitga ega bo‘lsa, unda (1) va (2) sonli qatorlar bir paytda yoki
yaqinlashuvchi, yoki uzoqlashuvchi bo‘ladi.
Isbot:
Sonli ketma-ketlik limiti ta’rifiga asosan (VII bob, §2, 4-ta’rifga qarang)
har qanday ε>0 soni uchun (biz ε<
A
deb olamiz) shunday
N
soni topiladiki, barcha
n>N
uchun
n
n
n
n
n
n
n
v
A
u
v
A
A
v
u
A
v
u
)
(
)
(
.
Bu yerdan ko‘rinadiki, agar (2) sonli qator yaqinlashuvchi, ya’ni
1
k
k
v
bo‘lsa,
unda, taqqoslash teoremasi va yuqoridagi izohga asosan,
1
1
1
)
(
k
k
n
k
k
n
k
k
u
u
v
A
,
ya’ni (1) sonli qator ham yaqinlashuvchi bo‘ladi. Xuddi shunday, agar (1) qator
yaqinlashuvchi bo‘lsa, unda
1
1
1
)
(
k
k
N
k
k
N
k
k
v
v
v
A
,
ya’ni (2) sonli qator yaqinlashuvchi bo‘ladi.
Teoremadagi (1) va (2) sonli qatorlardan birining uzoqlashuvchi ekanligidan
ikkinchisining uzoqlashuvchi ekanligini kelib chiqishi haqidagi tasdiq ham xuddi
shunday tarzda isbotlanadi va o‘quvchiga mustaqil ish sifatida havola qilinadi.
Masalan,
)
3
1
(
3
1
va
)
3
)
1
(
(
3
)
1
(
1
2
2
1
2
2
n
n
k
k
n
n
k
k
v
n
n
u
k
k
sonli qatorlarni qaraymiz. Ularning ikkinchisi maxraji 1/3=
q
<1 bo‘lgan geometrik
progressiya hadlaridan tuzilganligi uchun yaqinlashuvchi qator bo‘ladi. Ammo
0
1
1
lim
lim
2
2
n
n
v
u
n
n
n
n
bo‘lgani uchun, limitik taqqoslash alomatiga asosan, bu qatorlarning birinchisi ham
yaqinlashuvchi bo‘ladi.
Taqqoslash alomatlarida berilgan musbat hadli
1
k
k
u
(1) sonli qatorning
yaqinlashuvchi ekanligini tekshirish maqsadida hadlari
и
n
≤
v
n
(
n
≥
N
) tengsizlikni
qanoatlantiradigan boshqa bir musbat hadli
1
k
k
v
(2) sonli qator qaraladi. Bunda (2)
qator (1) qator uchun
majoranta qator
deb ataladi.
2.2.
Dalamber alomati.
Yuqorida ko‘rilgan taqqoslash alomatlaridan
foydalanish uchun majoranta qatorni topishga to‘g‘ri keladi va bu masala har doim
ham osonlik bilan yechilmaydi. Shu sababli ko‘p hollarda berilgan
1
k
k
u
sonli
qatorning yaqinlashuvchi yoki uzoqlashuvchi ekanligini uning
u
n
(
n
=1,2,3, ∙∙∙) hadlari
orqali aniqlashga imkon beradigan alomatlardan foydalanishga to‘g‘ri keladi. Bunday
alomatlardan biri farang matematigi J.Dalamber (1717-1783y.) tomonidan topilgan.
3-TEOREMA
(
Dalamb
е
r alomati
):
Berilgan
1
k
k
u
musbat hadli sonli qator
uchun
d
u
u
n
n
n
1
lim
(3)
limit mavjud bo‘lsin. Bu holda
d
<1 bo‘lganda qator yaqinlashuvchi,
d>
1
bo‘lganda
esa uzoqlashuvchi bo‘ladi.
Isbot:
Dastlab
d<
1 holni ko‘ramiz. Teoremadagi (3) shart va sonli ketma-ketlik
limiti ta’rifiga asosan har qanday ε>0 soni uchun (biz
q
=ε+
d
<1
deb olamiz) shunday
N
soni topiladiki, barcha
n
≥
N
uchun
q
u
u
d
u
u
d
d
u
u
d
u
u
n
n
n
n
n
n
n
n
1
1
1
1
(4)
tengsizliklar o‘rinli bo‘ladi. Oxirgi tengsizlikdan foydalanib, quyidagi tengsizliklarga
ega bo‘lamiz:
,
,
2
1
2
1
q
u
q
u
u
q
u
u
N
N
N
N
N
,
,
,
1
3
2
3
m
N
m
N
m
N
N
N
N
q
u
q
u
u
q
u
q
u
u
.
Bu yerdan ko‘rinadiki
N
k
k
u
sonli qator uchun
1
1
k
k
N
k
k
N
q
u
q
u
sonli qator majoranta bo‘ladi. Bu majoranta qatorda
q
<1 bo‘lgani uchun u
yaqinlashuvchi bo‘ladi. Unda, taqqoslash alomatiga ko‘ra,
N
k
k
u
qator
yaqinlashuvchi ekanligini ko‘ramiz. Bu qatorga chekli sondagi
u
1
,
u
2
, ∙ ∙ ∙ ,
u
N
–1
hadlarni qo‘shish orqali berilgan
1
k
k
u
sonli qator yaqinlashuvchi ekanligini
ko‘ramiz.
Endi
d
>1 holni qaraymiz. Bu holda ε>0 sonini shunday tanlaymizki,
d
– ε>1
bo‘lsin. Bu holda, yuqoridagi (4) tengsizlikka asosan, barcha
n
≥
N
uchun
n
n
n
n
u
u
d
u
u
1
1
1
natijani olamiz. Bu yerdan ko‘rinadiki, barcha
n
≥
N
uchun qator hadlari
u
n
o‘suvchi va
shu sababli
0
lim
n
n
u
bo‘ladi. Demak,
1
k
k
u
sonli qator uzoqlashuvchi, chunki
uning uchun qator yaqinlashuvining zaruriy sharti
0
lim
n
n
u
bajarilmaydi.
Izohlar: 1.
Agar
d
=1 bo‘lsa, qator yaqinlashuvchi ham, uzoqlashuvchi ham
bo‘lishi mumkin va shu sababli bu holda boshqa alomatlardan foydalanishga to‘g‘ri
keladi.
2.
Agar
n
n
n
u
u
1
lim
bo‘lsa , qator uzoqlashuvchi bo‘ladi .
Misol sifatida
1)
1
3
3
k
k
k
, 2)
1
3
!
k
k
k
, 3)
1
1
k
k
,
4)
1
)
1
(
1
k
k
k
musbat hadli sonli qatorlarni Dalamber alomati yordamida tekshiramiz.
1)
3
1
)
1
1
(
lim
3
1
3
3
)
1
(
lim
lim
3
,
3
)
1
(
3
1
3
3
1
3
1
3
1
n
n
n
u
u
n
u
n
u
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
.
Demak, bu qator uchun 1/3=
d
<1 va shu sababli qator yaqinlashuvchidir.
2)
n
n
n
u
u
n
u
n
u
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
lim
3
1
!
3
)!
1
(
3
lim
lim
3
!
,
3
)!
1
(
1
1
1
1
.
Demak, bu qator uzoqlashuvchi ekan.
3)
1
1
lim
lim
1
,
1
1
1
1
n
n
u
u
n
u
n
u
n
n
n
n
n
n
.
Bu yerda
d
=1 bo‘lgani uchun Dalamber alomati orqali bu qator yaqinlashuvi yoki
uzoqlashuvi haqida xulosa chiqarib bo‘lmaydi. Ammo bu garmonik qator bo‘lgani
uchun u uzoqlashuvchi bo‘ladi.
4)
1
2
lim
lim
)
1
(
1
,
)
2
)(
1
(
1
1
1
n
n
u
u
n
n
u
n
n
u
n
n
n
n
n
n
.
Bu yerda ham
d
=1 bo‘lgani uchun Dalamber alomati yordamida bu qator haqida
xulosa chiqarib bo‘lmaydi. Ammo oldin (§1, (3) misolga qarang) bu qator
yaqinlashuvchi va uning yig‘indisi
S
=1 ekanligi ko‘rsatilgan edi.
1>1>1>1>1> Do'stlaringiz bilan baham: |