5 votos

Convergencia de$1 +\frac{1}{5}+\frac{1}{9} +\frac{1}{13}+\dots$

Esta es, probablemente, increíblemente simple, pero apenas hemos comenzado el tema, y hemos ido más de la serie geométrica, de la serie p, y la serie armónica. Su simple cuando la serie se da explícitamente en sigma-notación, pero tengo problemas cuando no te dan el formulario y darle los primeros números. La pregunta es exactamente:

Determinar si la siguiente serie converge o diverge. Dar razón de su respuesta.

$$1+\frac15+\frac19+\frac1{13}\dots$$

Consejos/sugerencias/ayuda sería muy apreciada.

6voto

tilper Puntos 779

La serie que dan parece: $$\sum_{n=0}^{+\infty} \frac1{4n+1}$$

Para ver esto, observe que cada uno de los denominadores son $1$ más que un múltiplo de $4$: $5 = 4 + 1$, y $9 = 8 + 1$, e $13 = 12 + 1$. Presumiblemente, este patrón continúa. A continuación, tomamos nota de que $4 = 4 \cdot 1$, e $8 = 4 \cdot 2$, e $12 = 4 \cdot 3$, y así sucesivamente. Así que el primer par de términos que son realmente:

$$1 + \frac1{4 \cdot 1 + 1} + \frac1{4 \cdot 2 + 1} + \frac1{4 \cdot 3 + 1} + \cdots$$

Ser capaz de identificar este tipo de patrón es una habilidad que vendrá de forma natural con la práctica. Así que os la recomiendo sin duda obtener un montón de práctica!

De todos modos, puede utilizar el Límite de la Prueba de Comparación con la serie armónica para conseguir la respuesta a la pregunta. Déjeme saber si usted necesita más orientación.


EDIT: La forma en que originalmente se pensó también puede trabajar: \begin{align*} 1+\frac15+\frac19+\frac1{13}+\cdots &= 1+\frac1{5-0}+\frac1{10-1}+\frac1{15-2}+\cdots\\[0.3cm]&=1+\frac1{5\cdot 1-0}+\frac1{5\cdot2-1}+\frac1{5\cdot3-2}+\cdots\\[0.3cm]&=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac1{5\cdot n-(n-1)}\\[0.3cm]&=\sum_{n=0}^{+\infty}\frac1{4n+1}\end{align*}

4voto

Shabrish Nair Puntos 11

Para todos$n$, tenemos$$\frac{1}{4n+\color{red}1}\geq \frac{1}{4n+\color{red}n}=\frac{1}{5}\cdot\frac{1}{n}.$ $ Por lo tanto, al usar la Prueba de comparación, la serie$$\frac{1}{5}+\frac{1}{9}+\frac{1}{13}+\cdots$$ is divergent since the series $ \ sum_ {n = 1} ^ {+ \ infty} (\ frac {1} {5} \ cdot \ frac {1} {n}) $ es divergente. Dado que agregar un número finito de términos en una serie divergente no afecta la divergencia, la serie dada$$1+\frac{1}{5}+\frac{1}{9}+\frac{1}{13}+\cdots$ $ también es divergente.

4voto

Gautam Shenoy Puntos 5148

También podrías observar que

$$1 +\frac{1}{5}+\frac{1}{9}\cdots \geq 1 + \frac{1}{5}\left (1 +\frac{1}{2}+\frac{1}{3} +\cdots\right)$ $ El término entre paréntesis es la serie armónica que ...

2voto

Siddhantinf Puntos 53

La serie se puede escribir como:$$\sum_{n=0}^\infty\frac{1}{4n+1}$ $

La prueba integral es la más sencilla en este caso. La serie es muy parecida a la serie armónica, por lo que se podría pensar que se puede usar la prueba integral.

Calcular la integral:$$\int\frac{1}{4x+1}dx=\frac{\ln(4x+1)}{4}+C$ $

Luego calcule la integral impropia:$$\int_1^\infty\frac{1}{4x+1}dx=\lim_{n\to\infty}\frac{\ln(4n+1)}{4}-\frac{\ln5}{4}$ $ Claramente, la integral es divergente. Por lo tanto, la serie también es divergente.

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