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Una serie p-ádica mal convergente de uno de los ejercicios de Schikhof

W. H. Schikhof en su libro sobre el cálculo ultramétrico propone resolver el siguiente problema:

Ejercicio 23.J (van Hamme) Utilice las ideas del ejercicio anterior para demostrar que en $\mathbb Q_p$ ( $p \neq 2$ ): $$S_p := \sum_{n=1}^\infty \frac{n^2 (n+1)!}{4^n+1} = -1.$$

El ejercicio anterior simplemente establece que en cada $\mathbb Q_p$ tenemos $\sum_{n \ge 0} n \cdot n! = -1$ . La serie converge claramente al menos en $\mathbb Q_3$ , donde $|4^n + 1|_3 = 1$ independientemente de $n$ y $|(n+1)!|_3$ tiende a cero, y podemos invocar el famoso teorema ultramétrico relativo a la convergencia de las series (la condición de convergencia necesaria también es suficiente).

Sin embargo, la investigación de la serie $S_3$ en Pari-GP revela que no se acerca realmente a $-1$ , como $$1 + S_3 = 2 + 3 + 2\cdot 3^3 + 3^4 + 3^5 + 3^7 + 2 \cdot 3^{10} + \ldots $$

En ese caso tengo que preguntar cuál es el límite adecuado de $S_p$ y dónde puedo encontrar el documento original escrito por van Hamme donde deriva implícitamente el valor de $S_p$ ?

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Santiago Puntos 133

En efecto, el error fue muy leve. Estoy casi seguro de que después de la corrección el ejercicio dirá

$$ \sum_{n=1}^\infty \frac{n^2(n+1)!}{4^{n+1}} = -4. $$

Para una prueba, véase esta respuesta . La serie no converge en $\mathbb Q_2$ porque no se cumple la condición necesaria: si tomamos $n = 2k +1$ entonces

$$ \begin{align} v_2 \left(\frac{n^2 (n+1)!}{2^{2n + 2}}\right) & \le 2v_2(n) (n+1) - (2n + 2)\\ & = 0, \end{align} $$ tan infinitamente a menudo el $n$ -El quinto sumando tiene $2$ -norma adica igual a $1$ (o algo más grande).

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