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¿Puede una serie de funciones converger cuando la función suma no está definida y no es de expansión continua?

Consideremos una función real $f(x)$ . ¿Puede la serie de funciones de $f(x)$ sea convergente donde $f(x)$ ¿no se define "naturalmente"? Más concretamente, ¿puede la serie converger cuando la función no está definida de forma natural y no es expandible de forma continua?


Por ejemplo

$$1+\frac{1-x}{x} \mathrm{log}(1-x)=\sum_{n \geq 0} \frac{x^n}{n(n+1)}$$

Para $x=0$ y $x=1$ la función $f(x)=1+\frac{1}{1-x} \mathrm{log}(1-x)$ no está definido de forma natural, pero $\sum_{n \geq 0} \frac{x^n}{n(n+1)}$ converge para esos valores de $x$ .

Sin embargo, $$\mathrm{lim}_{x \to 0} f(x)=0=\sum_{n \geq 0} \frac{0^n}{n(n+1)}$$ Y

$$\mathrm{lim}_{x \to 1} f(x)=1=\sum_{n \geq 0} \frac{1^n}{n(n+1)}$$

Esto significa que la función es continua expandible en $x=0$ y $x=1$ .


Entonces, ¿puedo tener que una serie (de funciones) converge donde la función suma no está definida, sino que ni siquiera es expandible de forma continua?

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Eugenio Puntos 1

La respuesta, en general, es sí. Tenga en cuenta que la función $1+\frac{1}{1-x} \mathrm{log}(1-x)$ está bien definida en $0$ .

El caso es que la serie $\sum_{n \in \Bbb N}^\ \frac{x^n}{n(n+1)}$ es una serie de potencias con radio de convergencia $1$ : $$\limsup_{n\to\infty}{\frac{1}{\sqrt[n]{\,a_n}}} = \limsup_{n\to\infty}{\sqrt[n]{n(n+1)}} = 1,$$ donde $a_n = \frac{1}{n(n+1)}$ .

Por lo tanto, la convergencia a la función no está garantizada para $x=1$ .

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