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Estudiando una convergencia de una serie de potencias.

Estoy estudiando para un examen de calcus y estoy tratando de resolver algunos de los ejercicios propuestos.

Necesito estudiar la convergencia para$|x+1|^5=R$$$\sum_{n=0}^{+\infty} \frac{\log(n+12)}{(n+12)\cdot 3^n}\cdot (x+1)^{5n}.$ $

El límite de$a_n/a_{n+1}$ (usando la fórmula D'Alembert) me da$R$ $$ \ lim_ {n \ to \ infty} \ frac {\ log (n + 12)} {(n + 12) \ cdot 3 ^ n}) \ cdot (x + 1) ^ {5n} \ left (\ frac {\ log (n + 1 + 12)} {(n + 1 + 12) \ cdot 3 ^ {n + 1 }} \ cdot (x + 1) ^ {5 (n + 1)} \ right) ^ {- 1} = 3 / (1 + x) ^ 5 $$ Pero ahora no estoy seguro de lo que tengo que hacer Con el fin de estudiar la convergencia y me encantarían algunos punteros.

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Joe Lencioni Puntos 4642

$R$ se llama radio de convergencia de la serie: si la serie $\sum a_n (x-a)^n$ tiene radio de convergencia $R$, entonces la serie converge al $|x-a|<R$ y divergen al $|x-a|>R$. Uno puede calcular el $R=\lim\limits_{n\rightarrow\infty} {|a_n|\over|a_{n+1}|}$, cuando este límite existe.

La serie no tiene la forma requerida para utilizar el directamente. Sin embargo, si usted toma el límite anterior, obtendrá $\lim\limits_{n\rightarrow\infty} {|a_n|\over|a_{n+1}|}=3$. Entonces se puede afirmar que:

$\ \ \ $ La serie converge absolutamente al $|x+1|^5< 3$.

$\ \ \ $ La serie diverge al $|x+1|^5>3$.

Usted necesita para resolver la desigualdad $|x+1|^5<3$ a encontrar en el interior del intervalo de convergencia. Al hacerlo da $|x+1|^5<3$ si y sólo si $x$ está en el intervalo de $( -{\root 5\of 3}-1, \root 5\of 3 -1 ) $.

En este punto, podemos decir que la serie converge para $x$ en este intervalo y que la serie diverge para $x$ no en el intervalo de $[ -{\root 5\of 3}-1, \root 5\of 3 -1 ] $ (esta es, precisamente, cuando se $|x+1|^5>3$). Por favor, tenga en cuenta que no sabemos nada acerca de la serie al $x$ es un extremo de este intervalo.

Así:

$\ \ \ 1)$ La serie converge para $x$ en $( -{\root 5\of 3}-1, \root 5\of 3 -1 ) $

$\ \ \ 2)$ La serie diverge para $x$ no $[ -{\root 5\of 3}-1, \root 5\of 3 -1 ] $.

Pero, en este punto, y como se mencionó anteriormente, no sabemos cómo la serie se comporta en los extremos del intervalo. Tenemos que examinar la serie se obtuvieron cuando se establezca $x= -{\root 5\of 3}-1$ e $x= \root 5\of 3 -1 $.

Al $x= -{\root 5\of 3}-1$, tenemos la serie $$ \sum{\log(n+12)\over (n+12)3^n}((-{\raíz 5\3} -1) +1)^{5n} =\sum{\log(n+12)\over (n+12)3^n}( - 3)^{ n} =\sum( - 1)^{ n}{\log(n+12)\over (n+12) } $$ Este es convergente alterna de la serie. Así

$\ \ \ 3)$ El original de la serie converge para $x= -{\root 5\of 3}-1$

Al $x= {\root 5\of 3}-1$, tenemos la serie $$ \sum{\log(n+12)\over (n+12)3^n} ( {\raíz 5\3} -1) +1)^{5n} =\sum{\log(n+12)\over (n+12)3^n}( 3)^{ n} =\sum {\log(n+12)\over (n+12) } $$ Uno puede comparar la serie en la parte superior derecha con la serie Armónica para mostrar que diverge.
Así

$\ \ \ 4)$ El original de la serie diverge para $x= {\root 5\of 3}-1$.


Resumiendo $1)$ a través de $4)$:

La serie converge si ind sólo si $x$ está en el intervalo de $[ -{\root 5\of 3}-1, \root 5\of 3 -1 )$.


Creo que es mejor empezar por el problema mediante la prueba de razón. Es decir, tomar el límite de $|a_{n+1} x^{5(n+1)}\over |a_n (x+1)^{5n}|$ $$ \lim_{n\rightarrow\infty} {\Bigl|{ \log((n+1)+12) (x+1)^{5(n+1)}\over ((n+1)+12)3^{n+1} }\Bigr| \sobre \Bigl|{ \log(n+12) (x+1)^{5n}\over (n+12)3^n }\Bigr|} =\cdots= \lim_{n\rightarrow\infty} {|x+1|^5\over3}. $$ Por el Coeficiente de prueba, la serie convergerá al $ {|x+1|^5\over3}<1$ y divergen cuando $ {|x+1|^5\over3}>1$ .

Esto nos dice que la serie converge al $ {|x+1|^5 }<3$ y divergen cuando $ {|x+1|^5 }>3$ .

1voto

Davide Giraudo Puntos 95813

Dado que$x$ es real, si$|x+1|^5=R=3$ entonces$(x+1)^5=\pm 3$. Si$(x+1)^5=3$ entonces tenemos que estudiar la convergencia de$\sum_{n=0}^{+\infty}\frac{\log(n+12)}{n+12}$ y si$(x+1)^5=-3$ entonces tenemos que estudiar la convergencia de$\sum_{n=0}^{+\infty}(-1)^n\frac{\log(n+12)}{n+12}$.

Por primera vez, ¿qué sabes de la serie armónica? Para el segundo puedes probar una transformada de Abel (suma por partes).

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