Cómo evaluar la serie: $$ 2 \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n+1}}{n+1}\left( 1 + \frac12 + \cdots + \frac 1n\right) $$
Según Mathematica, esto converge a $ (\log 2)^2 $ .
Cómo evaluar la serie: $$ 2 \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n+1}}{n+1}\left( 1 + \frac12 + \cdots + \frac 1n\right) $$
Según Mathematica, esto converge a $ (\log 2)^2 $ .
$\newcommand{\bbx}[1]{\,\bbox[8px,border:1px groove navy]{{#1}}\,} \newcommand{\braces}[1]{\left\lbrace\,{#1}\,\right\rbrace} \newcommand{\bracks}[1]{\left\lbrack\,{#1}\,\right\rbrack} \newcommand{\dd}{\mathrm{d}} \newcommand{\ds}[1]{\displaystyle{#1}} \newcommand{\expo}[1]{\,\mathrm{e}^{#1}\,} \newcommand{\ic}{\mathrm{i}} \newcommand{\mc}[1]{\mathcal{#1}} \newcommand{\mrm}[1]{\mathrm{#1}} \newcommand{\pars}[1]{\left(\,{#1}\,\right)} \newcommand{\partiald}[3][]{\frac{\partial^{#1} #2}{\partial #3^{#1}}} \newcommand{\root}[2][]{\,\sqrt[#1]{\,{#2}\,}\,} \newcommand{\totald}[3][]{\frac{\mathrm{d}^{#1} #2}{\mathrm{d} #3^{#1}}} \newcommand{\verts}[1]{\left\vert\,{#1}\,\right\vert}$ \begin{align} &2\sum_{n = 1}^{\infty}{\pars{-1}^{n + 1} \over n + 1} \pars{1 + {1 \over 2} + \cdots + {1 \over n}} = -2\sum_{n = 1}^{\infty}\pars{-1}^{n}\, H_{n}\int_{0}^{1}x^{n}\,\dd x = -2\int_{0}^{1}\sum_{n = 1}^{\infty}H_{n}\pars{-x}^{n}\,\dd x \\[5mm] = &\ -2\int_{0}^{1}\braces{-\,{\ln\pars{1 - \bracks{-x}} \over 1 - \pars{-x}}}\,\dd x = 2\int_{0}^{1}{\ln\pars{1 +x} \over 1 + x}\,\dd x = \left.\ln^{2}\pars{1 + x}\,\right\vert_{\ x\ =\ 0}^{\ x\ =\ 1} = \bbx{\ds{\ln^{2}\pars{2}}} \end{align}
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Cuál es el sumando cuando $n=0$ ? ¿Es sólo $-1$ ? O quizás la suma va desde $n=1$ a $n = \infty$ ¿en su lugar?
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Para los grandes $n$ el valor absoluto de los términos adyacentes es $ n\log{(n+1)}/((n+1) \log{n}) \sim (n \log{n}+1)/(n \log{n} +n)$ que sí llega a cero.
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Para $|a_{n+1}|\leq |a_n|$ escribe la desigualdad, multiplícala por $n+2$ , a continuación, utilice $\frac{n+2}{n+1}=1+\frac{1}{n+1}$ . Funciona.
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Por alguna razón, no pude solucionar mi error. El último término del denominador debería ser $\log{n}$ no $n$ . La conclusión es la misma.
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@rlgordonma Corrí
2 Sum[2 (-1)^(n + 1)/(n + 1) Sum[1/k, {k, 1, n}], {n, 0, Infinity}]
en mathematica0 votos
¡¡@julien no hay suerte!! ¿podrías dar alguna pista más?
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$\frac{n+2}{n+1}(1+\ldots+1/n)=(1+1/(n+1))(1+\ldots+1/n)=1+\ldots+1/n+ (1/(n+1))(1+\ldots+1/n)\geq 1+\ldots+1/n+1/(n+1)$ .
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¡¡@julien muchas gracias!!
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De nada. Por cierto, ¿cuál es tu respuesta al comentario de Antonio más arriba? Realmente hay un problema de definición cuando $n=0$ .
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No lo creo, ya que es la suma del producto de Cauchy de $\sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^{n+1}}{n+1}$ . Aun así, creo que podríamos subirlo y evaluarlo desde el 1.
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@julien el resultado es el mismo al evaluar desde $n=1$ . El primer caso será ignorado ya que no hay nada en la parte armónica.
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@experimentX has respondido a tu propia pregunta... tu suma es exactamente igual al producto $$\left(\sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^{n+1}}{n+1}\right)^2 = (-\log 2)^2 = (\log 2)^2.$$
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@AntonioVargas eh!! ¿podrías elaborarlo por favor? No estoy entendiendo la imagen.
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Bien, lo escribiré.
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Sugerencia: Si $f(x)=(\log x)^2$ entonces $f^{(n+1)}(1)=2\,(-1)^{n+1}(n!)(1+\frac{1}{2}+\cdots+\frac{1}{n})$ . Ver pregunta relacionada