KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.



Hasonló dokumentumok
KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Számsorok. 1. Definíció. Legyen adott valós számoknak egy (a n ) n=1 = (a 1, a 2,..., a n,...) végtelen sorozata. Az. a n

4. SOROK. a n. a k (n N) a n = s, azaz. a n := lim

Analízis I. Vizsgatételsor

Sorozatok, sorozatok konvergenciája

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Gyakorló feladatok az II. konzultáció anyagához

Hatványsorok, Fourier sorok

Minden x > 0 és y 0 valós számpárhoz létezik olyan n természetes szám, hogy y nx.

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

Analízis ZH konzultáció

ismertetem, hogy milyen probléma vizsgálatában jelent meg ez az eredmény. A kérdés a következő: Mikor mondhatjuk azt, hogy bizonyos események közül

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

NUMERIKUS SOROK I. A feladat ekvivalens átfogalmazása a következő végtelen sok tagú összegnek a meghatározása ) 1 21

n n (n n ), lim ln(2 + 3e x ) x 3 + 2x 2e x e x + 1, sin x 1 cos x, lim e x2 1 + x 2 lim sin x 1 )

cos 2 (2x) 1 dx c) sin(2x)dx c) cos(3x)dx π 4 cos(2x) dx c) 5sin 2 (x)cos(x)dx x3 5 x 4 +11dx arctg 11 (2x) 4x 2 +1 π 4

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

Gyakorló feladatok II.

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

VIK A3 Matematika, Gyakorlati anyag 2.

végtelen sok számot?

PTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

A fontosabb definíciók

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

A Matematika I. előadás részletes tematikája

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar. Érdekes összegek. Szakdolgozat. Matematika BSc Tanár

Debreceni Egyetem. Kalkulus I. Gselmann Eszter

Sorozatok és Sorozatok és / 18

Függvény határérték összefoglalás

Fritz Józsefné, Kónya Ilona, Pataki Gergely és Tasnádi Tamás MATEMATIKA Tartalomjegyzék

1. feladatlap megoldása. Analízis II. 1. Vizsgálja meg az alábbi sorokat konvergencia szempontjából! a) n 2 n = 1 1X 1

MATEMATIKA 1. GYAKORLATOK

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (L Hospital szabály, Taylor-polinom,

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

Taylor-polinomok. 1. Alapfeladatok április Feladat: Írjuk fel az f(x) = e 2x függvény másodfokú Maclaurinpolinomját!

Gauss-Seidel iteráció

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

konvergensek-e. Amennyiben igen, számítsa ki határértéküket!

Analízis I. zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I okt. 19. A csoport

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

végtelen sok számot?

Tartalomjegyzék. 1. Előszó 1

11. Sorozatok. I. Nulladik ZH-ban láttuk:

Eger, augusztus 31. Liptai Kálmán Eszterházy Károly Főiskola Matematikai és Informatikai Intézet

Feladatok a levelező tagozat Gazdasági matematika I. tárgyához. Halmazelmélet

Valós függvénytan Elektronikus tananyag

Numerikus módszerek 1.

Numerikus módszerek I. zárthelyi dolgozat (2017/18. I., A. csoport) Megoldások

SHk rövidítéssel fogunk hivatkozni.

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

Határértékszámítás. 1 Határátmenet Tétel. (Nevezetes sorozatok) (a) n, n 2,... n α (α > 0), 1 n 0, 1. 0 (α > 0), (b) n 2 0,... 1.

9. Trigonometria. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 1. Tegye nagyság szerint növekvő sorrendbe az alábbi értékeket! Megoldás:

Sorozatok határértéke SOROZAT FOGALMA, MEGADÁSA, ÁBRÁZOLÁSA; KORLÁTOS ÉS MONOTON SOROZATOK

Programtervező informatikus I. évfolyam Analízis 1

A következő feladat célja az, hogy egyszerű módon konstruáljunk Poisson folyamatokat.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Következik, hogy B-nek minden prímosztója 4k + 1 alakú, de akkor B maga is 4k + 1 alakú, s ez ellentmondás.

Számsorozatok (1) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

SZTE TTIK Bolyai Intézet

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Sorozatok II.

Végtelen sorok konvergencia kritériumai

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Számelmélet I.

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Szakdolgozat. Hatványsorok és alkalmazásaik

Matematika szigorlat javítókulcs, Informatika I máj. 30.

Fourier-sorok. néhány esetben eltérhetnek az előadáson alkalmazottaktól. Vizsgán. k=1. 1 k = j.

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

SOROK Feladatok és megoldások 1. Numerikus sorok

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Centrális határeloszlás-tétel

Differenciálegyenletek numerikus megoldása

Fourier-sorok. Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

2. Reprezentáció-függvények, Erdős-Fuchs tétel

FELVÉTELI VIZSGA, július 17.

Egyenletek, egyenlőtlenségek X.

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

1. fogalom. Add meg az összeadásban szereplő számok elnevezéseit! Milyen tulajdonságai vannak az összeadásnak? Hogyan ellenőrizzük az összeadást?

Függvények december 6. Határozza meg a következő határértékeket! 1. Feladat: x 0 7x 15 x ) = lim. Megoldás: lim. 2. Feladat: lim.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Metrikus terek, többváltozós függvények

Határérték. prezentációjából valók ((C)Pearson Education, Inc.) Összeállította: Wettl Ferenc október 11.

Kozma L aszl o Matematikai alapok 2. kieg esz ıtett kiad as Debrecen, 2004

M. 33. Határozza meg az összes olyan kétjegyű szám összegét, amelyek 4-gyel osztva maradékul 3-at adnak!

Matematika 8. osztály

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

2. fejezet. Számsorozatok, számsorok

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Exponenciális és Logaritmikus kifejezések

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Analízis 1. Írásbeli tételek. Készítette: Szántó Ádám Tavaszi félév

Átírás:

KOVÁCS BÉLA, MATEmATIkA II 3

III NUmERIkUS SOROk 1 Alapvető DEFInÍCIÓ ÉS TÉTELEk Végtelen sor Az (1) kifejezést végtelen sornak nevezzük Az számok a végtelen sor tagjai Az, sorozat az (1) végtelen sor részletösszegeinek sorozata, az n-edik részletösszeg A végtelen sor konvergens, ha részletösszegeinek sorozata konvergens Ekkor az (2) véges határértéket az (1) végtelen sor összegének mondjuk Ebben az esetben írható, hogy (3) Ha az ( ) sorozat divergens, akkor a végtelen sor is divergens Az egyszerűbb írásmód kedvéért az (1) végtelen sort mondunk módon jelöljük, és a végtelen sor helyett csak sort Tételek Tétel (Cauchy-féle általános konvergenciakritérium) Az (1) végtelen sor pontosan akkor konvergens, ha minden számhoz létezik olyan N természetes szám, hogy n > N esetén ahol k tetszőleges természetes szám, (4) A tétel egyik következménye: Az (1) végtelen sor konvergenciájának szükséges feltétele, hogy Hányadoskritérium Ha a pozitív tagú sor esetén (5)

Gyökkritérium Ha a pozitív tagú sor esetén (6) Integrálkritérium Legyen pozitív tagú sor, f az intervallumon pozitív, csökkenő függvény, és, Ekkor esetén a sor konvergens, (7) minden más esetben divergens Összehasonlító kritérium (majoráns-minoráns próba) Legyen és minden n -re Ekkor ha konvergens, akkor is konvergens, (8) ha divergens, akkor is divergens (9) Leibniz-kritérium Ha a sor váltakozó előjelű (más szóval alternáló), és monoton módon tart nullához, akkor a sor konvergens A sort abszolút konvergensnek mondjuk, ha a sor konvergens A konveregens de nem abszolút konvergens sort feltételesen konvergensnek is mondjuk Ha a sor konvergens, akkor a sor is konvergens és (c állandó) Ha a és sorok konvergensek, akkor a sor is konvergens, és (10) Ha az konvergens végtelen sor összegét az részletösszeggel közelítjük, akkor a közelítés hibája az végtelen sor összege (a

maradéktag) Ha a sor váltakozó előjelű, akkor Ha nem váltakozó előjelű, akkor becslésére más módszert választunk 2 MInTAPÉLDÁk Megoldások: láthatók nem láthatók 1 Az mértani sor részletösszegei:,,, A (2) képlet szerint a sor összege:, feltéve, hogy Itt kihasználtuk azt, hogy Ez a sor tehát konvergens, ha Minden más esetben divergens 2 Az sor divergens, mert részletösszegeinek sorozata divergens Ugyanis a sor -edik részletösszege: A kerek zárójelekben lévő összegek mindegyike nagyobb mint 1/2, ezért, ha A sor tehát divergens, és összege A példa tanulságos, mert a sor annak ellenére divergens, hogy, vagyis a konvergencia szükséges feltétele teljesül A konvergenciakritériumok alkalmazásával vizsgáljuk meg, hogy az alábbi végtelen sorok konvergensek-e 3 ; Megoldás, A hányadoskritériumot alkalmazva,

, tehát a sor konvergens 4 ; Megoldás A hányadoskritériumot alkalmazva,, tehát ezzel a kritériummal nem dönthető el, hogy a sor konvergens-e vagy nem Ugyanerre az eredményre jutunk a gyökkritérium alkalmazásával is Próbálkozzunk az integrálkritériummal Mivel, ezért Ekkor, tehát a sor divergens Ezt a sort harmonikus sornak nevezzük 5 ; Megoldás Alkalmazzuk a gyökkritériumot: tehát a sor konvergens 6 ; Megoldás A sor váltakozó előjelű, és monoton módon tart nullához Ezért a Leibniz kritérium értelmében a sor konvergens 7 ;

Megoldás Alkalmazzuk az integrálkritériumot Mivel, ezért, és, tehát a sor divergens 8 ; Megoldás Alkalmazzuk az összehasonlító kritériumot Hasonlítsuk össze a sort a harmonikus sorral l (4 mintapéldát) Mivel, és a harmonikus sor divergens, ezért a sor is divergens (a sor a harmonikus sor majoránsa!) 9 ; Megoldás Itt és így, vagyis nem teljesül a konvergencia szükséges feltétele A sor tehát divergens 10 ; Megoldás Alkalmazzuk a gyökkritérimot:, tehát a sor konvergens 11 Megoldás Ez a sor alternáló és, amely monoton módon tart nullához, ha a sor konvergens (l a 6 mintapéldát) Ezért a Leibniz-kritérium értelmében

Állapítsuk meg, hogy az alábbi két végtelen sor abszolút konvergens-e: 12 ; Megoldás A sor a Leibniz-kritérium értelmében konvergens (l a 6 mintapéldát) Mivel, ezért A sor viszont divergens (harmonikus sor) A sor tehát konvergens, de nem abszolút konvergens, vagyis feltételesen konvergens 13 Megoldás, ezért A végtelen sor konvergens Ugyanis a hányadoskritérium szerint A sor tehát abszolút konvergens Számítsuk ki az alábbi végtelen sorok összegét: 14 ; Megoldás A sor olyan mértani sor, amelynél a = 1, q = 0,8 ( l az 1 mintapéldát) Ennek összege: 15 ; Megoldás Itt a részletösszegek sorozatának határértékét próbáljuk kiszámítani Felhasználjuk azt, hogy Ekkor

Ennek határértéke a sor összege: 16 Megoldás A (10) alapján Az első sor olyan mértani sor, melynek első tagja Így a sor összege A második sor általános tagja felírható az alábbi módon: Így az n -edik részletösszeg (l az előző mintapéldát): Ennek határértéke a sor összege, azaz Az eredeti sor összege tehát: 17 Számítsuk ki a végtelen sor összegének közelítő értékét a sor első három tagjának összegezésével, majd becsüljük meg a közelítés hibáját Megoldás Előbb célszerű a közelítés hibáját megbecsülni Mivel a sor váltakozó előjelű, ezért a hiba abszolút értéke kisebb mint a negyedik tag abszolút értéke, azaz

Ebből látszik, hogy az első három tag összege 10 tizedesjegy pontossággal adja a sor összegét Ezért az összeadandókat célszerű legalább 11 tizedesjegy pontossággal számítani Így az első három tag összege 10 tizedesjegyre kerekítve: 0,099 833 4167 Ez egyúttal a sor összegének egy közelítő értéke Megjegyezzük, hogy ez sin 0,1 közelítő értéke 18 Legalább hány tagot kell összeadni az végtelen sor elejéről, hogy ezek összege öttizedes pontossággal közelítse a sor összegét Megoldás Az öttizedes pontosság azt jelenti, hogy az maradéktag kisebb mint Ha az első n tagot adjuk össze, akkor tehát teljesülnie kell az egyenlőtlenségnek A bal oldalon álló összeg becsülhető a következőképpen: Itt kihasználtuk azt, hogy a szögletes zárójelen belül egy mértani sor van Végeredményben az egyenlőtlenséghez jutottunk Innen (próbálkozással), tehát legalább 8 tagot kell összeadni 3 FELADATOk A részletösszegek sorozatát felhasználva igazolja, hogy az alábbi sorok konvergensek, majd számítsa ki a sorok összegét: 1 ; 2 ; 3 ; 4 Vizsgálja meg, hogy konvergensek-e az alábbi sorok: 5 1 + 1 + 1 + ;

6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 A hányadoskritérium segítségével vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok konvergensek-e: 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 18 ; 19 A gyökkritérium segítségével vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok konvergensek-e: 20 ; 21 ; 22 ; 23 Az összehasonlító kritérium segítségével vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok konvergensek-e: 24 ; 25 ; 26 Az integrálkritérium segítségével vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok konvergensek-e: 27 ; 28 ; 29 ; 30 ; 31 ; 32

A Leibniz-kritérium segítségével vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok konvergensek-e: 33 ; 34 ; 35 Vizsgálja meg, hogy az alábbi sorok közül melyek abszolút konvergensek: 36 ; 37 ; 38, p > 0 Számítsa ki a következő sorok összegét: 39 ; 40 ; 41 42 ; 43 ; 44 Számítsa ki az alábbi sorok közelítő értékét 7 tizedes pontossággal: 45 ; 46 ; 47 Legalább hány tagot kell összeadni az alábbi sorok elejéről, hogy ezek összege öttizedes pontossággal közelítse a sor összegét: 48 ; 49 ; 50 Megoldások 1 Olyan mértani sorról van szó, ahol a = 1, q = Mivel ez a határérték véges, ezért a sor konvergens, és öszege 2 Az n edik részletösszeget írjuk fel a következőképpen:

, mert, és, ha Tehát a sor konvergens, és összege 2 3 Használjuk fel azt, hogy Ekkor Ennek határértéke, tehát a sor konvergens, és összege 4 sor divergens, ha Ekkor tehát a sor konvergens, és összege Minden más esetben a 5 Az ( ) sorozatnak tehát nem létezik határértéke, ezért a sor divergens 6 Tekintettel arra, hogy, vagyis a konvergencia szükséges feltétele nincs meg, ezért a sor divergens 7 A zárójelben lévő összeg határértéke, így a sor divergens (l a 2 mintapéldát)

8 A zárójelben lévő összeg határértéke, így a sor divergens 9 A zárójelben lévő összeg határértéke, így a sor divergens 10 A zárójelben lévő összeg határértéke, így a sor divergens 11, ezért a sor divergens 12 A 15 mintapéldában kimutattuk, hogy a sor konvergens De ekkor konvergens a sor is, mert 13 A sor minden egyes tagja az előző sornak is tagja Mivel az előző sor konvergens (és pozitív tagú) ezért ez a sor is konvergens 14, tehát a sor konvergens 15, ezzel a kritériummal nem dönthető el az, hogy a sor konvergens-e vagy nem 16, tehát a sor divergens 17, tehát a sor konvergens 18, tehát a sor konvergens

19, tehát ez alapján nem lehet dönteni 20, tehát a sor konvergens 21, tehát a sor konvergens 22, tehát ez alapján nem lehet dönteni Itt kihasználtuk, hogy 23, tehát a sor konvergens 24 Tudjuk, hogy a sor divergens A ennek majoráns sora, mert Így a sor divergens A reláció például n = 4 esetén már teljesül Ha figyelembe vesszük, hogy, ha, akkor a reláció nyilvánvaló 25 A sor konvergens, és, tehát a sor konvergens 26 A mértani sor konvergens, mert Mivel pedig, ezért a sor konvergens 27, tehát a sor konvergens 28, tehát a sor konvergens

29, tehát a sor divergens 30, tehát a sor konvergens 31, tehát a sor divergens 32, tehát a sor divergens 33 A sor váltakozó előjelű és monoton módon tart nullához, ha Ezért a sor konvergems 34 A sor váltakozó előjelű ugyan, de, tehát a sor divergens 35 A sor váltakozó előjelű és Ez monoton módon tart nullához, ha Ezért a sor konvergens 36, és a sor konvergens, tehát a sor abszolút konvergens 37, és a sor divergens, tehát az eredeti sor konvergens, de nem abszolút konvergens (feltételesen konvergens) 38, és a sor divergens Az eredeti sor tehát feltételesen konvergens 39

40 41 42 43 A sor pozitív tagú divergens, összege végtelen 44 45 A 7 tizedes pontosság azt jelenti, hogy a közelítés hibája, Mivel a sor alternáló, ezért összegének közelítő értéke: 0,3678794 Innen próbálkozással azt kapjuk, hogy legalább 11 tagot kell összeadni a sorból A sor 46 Itt Az egyenlőtlenségből az értéket kapjuk Tehát legalább 5 tagot kell összeadni A közelítő érték: 0,841 4710 47 Az maradéktagot a (1 + 0,01 + + ) mértani sorral majorálva, a egyenlőtlenségnek kell teljesülnie Innen, vagyis elegendő az első négy tagot összeadni Az összeg közelítő értéke: 0,0100503 48 Az egyenlőtlenségnek kell teljesülnie Mivel a sor váltakozó előjelű, ezért Innen azt kapjuk, hogy legalább 448 tagot kell összeadni 49 L a 46 feladatot Legalább 4 tagot kell összeadni 50 Itt, tehát teljesülnie kell az Innen Tehát legalább 200 001 tagot kell összeadni

Digitális Egyetem, Copyright Kovács Béla, 2011