Интегральный признак сходимости
Интегра́льный при́знак сходи́мости (признак Маклорена – Коши, признак Коши – Маклорена), признак одновременной сходимости числового ряда и несобственного интеграла, определяемых некоторой функцией. Он состоит в следующем. Пусть – вещественная функция, определённая на промежутке , неотрицательная (т. е. для всех ) и монотонно невозрастающая (т. е. , если ). Тогда числовой ряд сходится в том и только том случае, если сходится несобственный интегралДля частичных сумм ряда (1) при сделанных предположениях имеет место неравенство а для остатка ряда (1) справедлива оценка В учебной литературе в формулировке интегрального признака сходимости вместе с монотонностью и неотрицательностью функции иногда дополнительно требуется её непрерывность. Такое требование излишне, поскольку монотонность функции влечёт её интегрируемость на любом отрезке последнее свойство оказывается достаточным для доказательства неравенства (3), из которого легко следует интегральный признак сходимости.
Интегральный признак сходимости позволяет свести исследование сходимости ряда (1) к исследованию сходимости несобственного интеграла (2). Проверка сходимости интеграла (2), а также вычисление интегралов, входящих в неравенства (3) и (4), существенно упрощаются, если для функции удаётся в явном виде найти первообразную на промежутке : тогда сходимость интеграла (2) эквивалентна условию конечности предела . Поскольку монотонно не убывает (т. к. функция неотрицательна), конечность значения также эквивалентна ограниченности сверху функции . Например, первообразная функции (где – вещественное число) на множестве положительных чисел есть функция
которая ограничена сверху в том и только том случае, если (и тогда ). Поэтому ряд
сходится при и расходится при .
Впервые интегральный признак сходимости дан в геометрической форме К. Маклореном в «Трактате о флюксиях» (MacLaurin. 1742. P. 289–290), а впоследствии открыт заново О. Коши, который придал его формулировке современный вид (см. в полном собрании сочинений Коши: Cauchy. 1889).