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Refutar una idea errónea acerca de Grandi de la Suma

Comprendo que la mayoría de la gente no le gusta las preguntas acerca de Grandi de la Suma, pero yo estaba esperando para pedir más información sobre el razonamiento falla detrás de él y le pregunte si mi prueba en contra de ellos tiene sentido, como que me estoy tomando el análisis real de este año y me estaba preguntando si estoy usando los principios que estoy aprendiendo en la manera correcta.

Esencialmente, la idea errónea de que estoy hablando es el hecho de que Grandi de la suma, que es $1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 + ... + (-1)^n + ... $, es equivalente a $\frac{1}{2}$. Mi prueba en contra de esta afirmación es la siguiente, y es en realidad una prueba que demuestre que la suma no es igual a CUALQUIER número en todos los...

Tomar la secuencia de $s_n = \sum\limits_{k=0}^{n} (-1)^k$. Es decir, $s_0 = 1, s_1 = 1-1 = 0, ...$ y así sucesivamente. Se puede construir dos subsecuencias de $s_n$: uno de los indexados en términos de $s_n$, y otra la de los impares indexados en términos de $s_n$:

$\{s_{2k}\} = 1,1,1 ...$

$\{s_{2k+1}\} = 0, 0, 0 ...$

Como tal, tenemos:

\begin{align*} \lim_{k \to \infty} s_{2k} &= 1 \\ \lim_{k \to \infty} s_{2k+1} &= 0 \\ \end{align*}

(Por la Larga Teorema) Si la secuencia de $s_n$ es convergente, es decir, tiene un límite de $L$, entonces todos sus subsecuencias son convergentes a $L$. Sin embargo, tenemos dos subsecuencias de $s_n$ convergen diferentes límites, y así llegamos a la conclusión de $s_n$ no es convergente, es decir, el límite no existe.

Podemos señalar los siguientes:

$\lim_{n \to \infty} s_n = \sum\limits_{k=0}^{\infty} (-1)^k$

Desde el límite de $s_n$ $n \rightarrow \infty$ no existe, la suma en el lado derecho no converge a un valor.

Como tal, no podemos proponer que $1 - 1 + 1 - 1 + ... + (-1)^n + ...$ es igual a un número $S$, ya que implica la suma es convergente, que nos han mostrado es falsa. Por lo tanto, la reclamación $1 - 1 + 1 - 1 + ... + (-1)^n + ... = \frac{1}{2}$ no es válido.

Creo que uno de los defectos fatales en la reclamación $1 - 1 + 1 - ... = \frac{1}{2}$ es suponiendo que la convergencia de la serie en el primer lugar, lo que estoy tratando de señalar el uso de algunos de los hechos que actualmente estoy aprendiendo. Es esto una prueba de la correcta?

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HappyEngineer Puntos 111

Estás en lo correcto, si se utiliza la definición estándar de una infinita suma,[*] no hay límite.

La definición estándar de $\sum_{k=1}^{\infty} a_k$ es como: $$\lim_{n\to\infty} \sum_{k=1}^{n} a_k$$

Donde $\lim_{n\to\infty}$ es dada la habitual $\epsilon-N$ definición.

En esta definición, como usted dice, la serie no tiene límite, y una serie no puede converger a menos $a_n\to 0.$


Hay otras formas de hablar acerca de infinitas sumas de dinero, pero que no son estándar.

Los únicos que realmente importa son los que están de acuerdo con la definición anterior, cuando la definición anterior existe.

Usted puede pensar que estas definiciones como pensamos principales "valores" de una integral. Por ejemplo, con las definiciones estándar:

$$\int_{-1}^{1}\frac{dx}{x}$$ no está definido, pero se puede definir un "valor principal" a la integral que, en este caso, es igual a cero, simplemente, por la simetría.

Así que tenemos la noción, por ejemplo, de la Cesàro suma de una secuencia, o, más complicado, la Ramanujan suma.

Tnere son cosas que son sorprendentes acerca de estas sumas. Por ejemplo, si añade un montón de ceros entre el$1$$-1$, la suma es diferente:

$$1+0+(-1)+1+0+(-1)+\cdots = \frac{2}{3}\quad(\mathfrak C)$$

Donde el $\mathfrak C$ es de aclarar que estamos hablando de la Cesàro suma.

Lo que es notable es que estas diversas definiciones tienden a estar de acuerdo, cuando ambos se pueden evaluar de la misma suma. Además, estas cantidades parecen ser de alguna utilidad. Sólo tienes que ser muy cuidadoso en la manipulación de ellos, porque no se comportan como era de sospechar.


[*] Y si usted apenas está aprendiendo cálculo o análisis, que realmente sólo se debe usar la definición para ahora.

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