Признак Лейбница (признак знакочередующихся рядов) для сходимости
Введено| English | Значение |
|---|---|
| alternating series/ˈɔːltəneɪtɪŋ ˈsɪəriːz/ | знакопеременный ряд |
Series whose signs flip
- Some series alternate sign: $+,-,+,-,\dots$, like $1-\tfrac12+\tfrac13-\tfrac14+\cdots$.
- These are alternating series 交错级数, and they have their own gentle convergence test.
- The sign flips let terms partly cancel, so alternating series converge more easily.
- One test with two simple conditions handles them.
The Alternating Series Test
- An alternating series $\sum(-1)^n b_n$ (with $b_n>0$) converges if both:
- 1. the terms decrease: $b_{n+1}\le b_n$, and
- 2. the terms shrink to zero: $\displaystyle\lim_{n\to\infty}b_n=0$.
- If both hold, the alternating series converges. Simple as that.

Partial sums of the alternating harmonic series zig-zag in toward ln 2; the error is at most the next term
Убывающие знакочередующиеся члены
Если положительная часть убывает до $0$, а знаки чередуются, частичные суммы приближаются — ряд сходится.
Признак Лейбница требует, чтобы положительные члены $b_n$ были какими?
Сложность 2/5 · 140 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
Убывающими и имеющими предел $0$.
Why the flips help
- Each new term is smaller than the last and opposite in sign, so it partly undoes the previous one.
- The partial sums bounce, but by shrinking amounts — closing in on a limit.
- That's why $1-\tfrac12+\tfrac13-\cdots$ converges, even though $1+\tfrac12+\tfrac13+\cdots$ (harmonic) diverges.
- The alternation is what tames the harmonic terms.
Знакочередующийся гармонический ряд $\sum\tfrac{(-1)^{n+1}}{n}$...
Сложность 1/5 · 100 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
$b_n=\tfrac1n$ убывает до $0$ → сходится.
Знак ____ позволяет частичным суммам приближаться к пределу.
Сложность 1/5 · 100 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
Чередование вызывает частичную компенсацию.
$\sum\tfrac{(-1)^n}{n}$ сходится, хотя $\sum\tfrac1n$ расходится.
Сложность 1/5 · 100 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
Чередение усмиряет гармонические члены.
Applying it cleanly
- Strip off the $(-1)^n$ and check the positive part $b_n$ for the two conditions.
- Is $b_n$ decreasing? Does $b_n\to0$? If yes to both, converges.
- If $b_n$ does not go to $0$, the series diverges (by the nth Term Test instead).
- The test is quick once you isolate $b_n$.
Вы проверяете два условия на положительной части $b_n$ после удаления $(-1)^n$.
Сложность 1/5 · 100 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
Сначала выделите $b_n$.
Если $b_n\not\to0$ для знакочередующегося ряда, то он...
Сложность 1/5 · 100 монет + небольшой бонус за первое выполнение сегодня
Члены не стремятся к $\to0$ → расходится независимо от чередования знаков.
Apply the two conditions to the positive terms $b_n$ (after removing the $(-1)^n$). Both are needed: decreasing and limit $0$. If $b_n\not\to0$, the series diverges (nth Term Test). And this test proves convergence of the alternating series; it says nothing about $\sum b_n$ or $\sum|a_n|$ (see absolute vs. conditional, lesson 10.9).
Does the alternating harmonic series $1-\tfrac12+\tfrac13-\tfrac14+\cdots$ converge?
- Positive part $b_n=\tfrac1n$. Decreasing? Yes, $\tfrac1{n+1}<\tfrac1n$. Limit $0$? Yes, $\tfrac1n\to0$.
- Both conditions hold, so the series converges by the Alternating Series Test.
- (Even though the plain harmonic series diverges.)
The Alternating Series Test: $\sum(-1)^n b_n$ (with $b_n>0$) converges if the terms $b_n$ are decreasing and $b_n\to0$. Check both on the positive part $b_n$. The alternation lets series like $\sum\frac{(-1)^n}{n}$ converge where the non-alternating version diverges.