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Necesita demostrar que la secuencia $a_n=(1+\frac{1}{n})^n$ converge demostrando que es una secuencia de Cauchy

Estoy tratando de demostrar que converge la secuencia $a_n=(1+\frac{1}{n})^n$ demostrando que es una secuencia de Cauchy.

No llego muy lejos, véase: para $\epsilon>0$ allí debe existir $N$ tal que $|a_m-a_n|<\epsilon$, $ m,n>N$

$$|a_m-a_n|=\bigg|\bigg(1+\frac{1}{m}\bigg)^m-\bigg(1+\frac{1}{n}\bigg)^n\bigg|\leq \bigg|\bigg(1+\frac{1}{m}\bigg)^m\bigg|+\bigg|\bigg(1+\frac{1}{n}\bigg)^n\bigg|\leq\bigg(1+\frac{1}{m}\bigg)^m+\bigg(1+\frac{1}{n}\bigg)^n\leq \quad?$$

Sé que debo seguir adelante, pero simplemente no puedo averiguar el siguiente paso. ¿Puede alguien me ofrece una pista por favor? O si hay otra pregunta que ha sido contestada (no pude encontrar ninguna) me vería con mucho gusto en él.

¡Muchas gracias!

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Chris Farmer Puntos 10681

Tenemos las siguientes desigualdades:

$\left(1+\dfrac{1}{n}\right)^n = 1 + 1 + \dfrac{1}{2!}\left(1-\dfrac{1}{n}\right)+\dfrac{1}{3!}\left(1-\dfrac{1}{n}\right)\left(1-\dfrac{2}{n}\right) + \ldots \leq 2 + \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{2^2} + \dots =3$

Del mismo modo,

$\begin{align*} \left(1-\dfrac{1}{n^2}\right)^n &= 1 - {n \choose 1}\frac{1}{n^2} + {n \choose 2}\frac{1}{n^4} + \dots\\ &= 1 - \frac{1}{n} + \dfrac{1}{2!n^2}\left(1-\dfrac{1}{n}\right) - \dfrac{1}{3!n^3}\left(1-\dfrac{1}{n}\right)\left(1-\dfrac{2}{n}\right) + \ldots \end{align*} $

Así, $$ | \left (1-\dfrac {1} {n ^ 2} \right) ^ {n} - \left (1-\frac {1} {n} \right)| \leq \dfrac{1}{2n^2} + \dfrac{1}{2^2n^2} + \dfrac{1}{2^3n^2} + \ldots = \dfrac{1}{n^2}. $$

Ahora,

$\begin{align*} \left(1+\frac{1}{n+1}\right)^{n+1} - \left(1+\frac{1}{n}\right)^n &= \left(1+\frac{1}{n}-\frac{1}{n(n+1)}\right)^{n+1}-\left(1+\frac{1}{n}\right)^n \\ &=\left(1+\frac{1}{n}\right)^{n+1}\left\{ \left( 1- \frac{1}{(n+1)^2}\right)^{n+1} - \frac{n}{n+1}\right\}\\ &= \left(1+\frac{1}{n}\right)^{n+1}(1 - \frac{1}{n+1} + \text{O}(\frac{1}{n^2}) - \frac{n}{n+1})\\ & = \left(1+\frac{1}{n}\right)^{n+1}\text{O}(\frac{1}{n^2}) \\ &= \text{O}(\frac{1}{n^2}) \text{ (since %#%#% is bounded) }. \end{align*} $

Así, dejando que $(1+1/n)^{n+1}$ tenemos, $a_k = (1+1/k)^k$ $|a_{k+1}-a_k| \leq C/k^2$ y por lo tanto, $C$ $\sum_{ k \geq n } | a_{k+1} - a_k | \to 0$.

Desde $n \to \infty$. Así que dado $|a_n - a_m| \leq \sum_{ k \geq \min\{m,n\}} |a_{k+1} - a_k|$eligió $\epsilon > 0$ tal que $N$ y $\sum_{ k \geq N} |a_k - a_{k+1}| < \epsilon$ $|a_n - a_m| < \epsilon $.

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dbasnett Puntos 590

Mira si funciona!
$m>n \geq 1, |a_m-a_n| \leq |a_m^{1/m}-a_n^{1/n}|=|\frac {1}{m}-\frac {1}{n}|<\frac {1}{m}+\frac {1}{n}<\frac {2}{n}< \epsilon$ Si $n >[2 /\epsilon].$

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