Исследование функциональных последовательностей и рядов в вузе

Образование в XXI веке превратилось в одну из важнейших отраслей человеческой деятельности, оно охватывает буквально все общество и интенсивно реформируется, меняется содержание знаний, идет активное его приращение; растут потребности в конкретных видах знания. Таким образом учебный процесс в высшей школе стал более сложным по своим задачам, интенсивности и содержанию. Реформа Российского обр

азования в высшей школе заключается в том, что к традиционно изучаемым курсам добавляются новые. Это ведет к сокращению аудиторных часов, предназначенных для изучения базовых дисциплин математического блока - математического анализа, аналитической геометрии и линейной алгебры.

Поэтому встает вопрос об интенсификации учебного процесса за счет обновления всех его сторон - содержания, форм, методов и внедрения новейших информационных технологий.

Тема "Функциональные последовательности и ряды" в курсе математического анализа считается довольно сложной для изучения. Однако анализ соответствующей литературы показал, что ни один источник не может представить целостной системы теории функциональных последовательности и ряда. Это и определяет актуальность теоретических и практических исследований по данной теме.

Объектом исследования является процесс изучения раздела математического анализа "Последовательности и ряды" в педагогических вузах.

Предмет исследования - методика изучения темы "Функциональные последовательности и ряды" в педагогических вузах на математических факультетах.

Научная проблема исследования заключается в поиске наиболее общих закономерностей при изучении выше указанного вопроса.

функциональный ряд последовательность интегрирование

Цель данной работы состоит в исследовании функциональных последовательностей и рядов, а также разработке методики их изучения в педагогическом вузе.

Гипотеза исследования состоит в том, что материалы выпускной квалификационной работы будут способствовать более эффективному изучению данной темы студентами математических факультетов педагогических вузов во время аудиторных занятий и при самостоятельной подготовке к занятиям.

Для успешной реализации поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

Разработать и обосновать методику изучения темы "Функциональные последовательности и ряды".

Создать электронное пособие, способствующее более эффективному изучению вышеуказанной темы.

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования:

Теоретический анализ проблемы определения основных положений исследования.

Анализ психолого-педагогической, математической, методологической литературы, учебных пособий и периодических изданий, работ по истории математики, учебных программ.

Изучение методического опыта преподавателей.

Практическая значимость исследования определяется тем, что в нем разработаны и проверены:

Учебные материалы для изучения темы "Функциональные последовательности и ряды" в высшем учебном заведении педагогической направленности.

Учебно-методическое пособие, представляющее собой электронный учебник по данной теме.

Методические рекомендации для преподавателей вузов педагогического профиля по организации обучения соответствующего раздела математического анализа.

Определения функциональной последовательности и функционального ряда

Опр.1. Пусть дана последовательность функций: , причем функции являются функциями одной переменной и определены в некоторой области . Такая последовательность называется функциональной и обозначается: .

Пусть для каждого эта последовательность имеет конечный предел. Величина этого предела зависит от значения . Поэтому функциональная последовательность своим пределом будет также иметь функцию, зависящую от , т.е. .

Опр.2. Функция называется предельной функцией последовательности .

Теперь нас будут интересовать не только существование предела при каждом отдельном значении , но и функциональные свойства предельной функции [14].

Опр.3. Рассмотрим ряд, элементами которого являются функции одной и той же переменной , заданной в области :

.

Такой ряд называется функциональным рядом.

Сходимость этого ряда определяется следующим образом: при каждом фиксированном значении функция принимает числовое значение. Поэтому при каждом из X функциональный ряд превращается в числовой ряд, а о сходимости числовых рядов подробно описано в [21].

Пусть дан функциональный ряд и он сходится при каждом фиксированном из, тогда сумма такого ряда представляет собой некоторую функцию от переменной x: . Сумма для функционального ряда определяется также как и для числового: . Здесь - частичная сумма функционального ряда n-го порядка

.

Опр.4. Множество всех значений x, при которых заданный функциональный ряд сходится, называется областью сходимости функционального ряда [4].

Пример №1. Найти область сходимости ряда

.

Решение. Применим признак Д`Аламбера абсолютной сходимости функционального ряда. Имеем:

Следовательно, при данный ряд сходится абсолютно, а при расходится.