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1) Serie con termine 23n/(3n)!

n=1 23n/(3n)!

limn→∞ 23n/(3n)!

an = 23n/(3n)! ≠ 0 ∀ n ∈ ℕ

an+1/an = 23(n+1)/(3(n+1))! · (3n)! / 23n = 23n·23/[(3n)!·(3n+1)(3n+2)(3n+3)] = 8/27n3 → 0 < 1 ⇒ an → 0 ⇒ la serie converge

2) Serie con termine n3n·sin(1/n2)/(3n)!

n=1 n3n·sin(1/n2)/(3n)! = an

an ≠ 0 ∀ n ∈ ℕ

an+1/an = (n+1)3(n+1)·sin(1/(n+1)2)/(3(n+1))! · (3n)!/(n3n·n·sin(1/n2)) = [(n+1)/n]3n · [sin(1/(n+1)2)/sin(1/n2)] · [1/(3n+1)·(3n+2)·(3n+3)] ≈ ...

1) Serie con termine 23n(3n)!

n=1     23n(3n)!

limn→∞23n(3n)!

an23n(3n)!   ≠ 0   ∀n∈&naturals;

an+1an = 23(n+1)(3(n+1))! · (3n)!23n  = 23 · 2(3n)! · (3n+1)(3n+2)(3n+3) ·  ≈ 827n3 → 0 < 1   →   an → 0  ⇒ la serie converge

2) Serie con termine n3nsin(⁄n2)(3n)!

n=1n3nsin(⁄n2)(3n)!   = an

an ≠ 0   ∀n∈&naturals;

an+1an = (n+1)3(n+1) sin(⁄(n+1)2)(3(n+1)!)! · (3n)! n sin(⁄n2)⁄  = (n+1)3(n+1)3 sin(⁄(n+1)2)(3n)! · (3n+1)(3n+2)(3n+3)    sin(⁄n2) ·  = (n+1)⁄n3n · sin(⁄(n+1)2)sin(⁄n2)·    (3n+1)(3n+2)(3n+3)(n+1)3  ≈ ...

sin(1/(n+1)2)1/(n+1)2 {sin(1/n2)1/n2}

sin(1/(n+1)2) sin(1/n2)n2/(n+1)2(n+1)/n3nn2/(n+1)2(n+1)3/27n3(n+1)/n3nn/27n = 1/27[(1 + 1)/n]3 → e3/27 < 1

(n+1/n)3n = [(1 + 1/n)n]3 → e3

=> an → 0 => la serie converge.

(1 + 1/n)n21n = 1

limn→∞ 1n

f ∼ g

h ∼ t

fh ∼ gt

3) Serie con termine n22n/nn2

n=1 n22n/nn2

an = n22n/nn2 = n2 (3/n)n2n = √n(n22n/n2) = 2n/n sqrtn2 → 0 < 1

\( \frac{n^2 \cdot 2^n}{n^n} \) = \( \frac{\sqrt[n]{n^2 \cdot n^2}}{\sqrt[n]{n^n}} \) = \( \frac{\sqrt[n]{n^2} \cdot 2}{n} \) \( \Rightarrow a_n \to 0

4) Serie con termine \(\frac{1}{3^{2n}}\left(\frac{n}{n-3}\right)^{n^2}\)

\( \sum_{n=4}^{\infty} \frac{1}{3^{2n}} \left( \frac{n}{n-3} \right)^{n^2} \)

\( a_n = \frac{1}{3^{2n}} \left( \frac{n}{n-3} \right)^{n^2} > 0 \)

\( \forall n \geq 4 \)

\( \sqrt[2] a_n = \sqrt[n]{\frac{1}{3^{2n}} \left( \frac{n}{n-3} \right)^{n^2}} = \frac{1}{3^2} \left( \frac{n}{n-3} \right)^n \)

\( \frac{1}{9} \left( \frac{n}{n-3} \right)^n \)

\( \frac{1}{9} \left( \frac{n}{n-3} \right)^n \)

\( \frac{1}{9} (e^{-3})^{-1} = \frac{e^3}{9} > 1 \)

\( \Rightarrow a_n \to \infty \Rightarrow \) la serie diverge.

5) Serie con termine \(n^2\log\left(\cos\left(\frac{1}{2^n}\right)\right)\)

\(\sum_{{n=0}}^{\infty} n^2 \log \left( \cos \left( \frac{1}{2^n} \right) \right)\)

\(n^2 \log \left( \cos \frac{1}{2^n} \right) = n^2 \log \left( 1 + \left( -1 + \cos \left( \frac{1}{2^n} \right) \right) \right)\)

\(\log (1 + a_n ) \sim a_n \quad a_n \to 0\)

\(\sim n^2 \left( -1 + \cos \left( \frac{1}{2^n} \right) \right)\)

\(1 - \cos a_n \sim \frac{a_n^2}{2} \qquad a_n \to 0\)

\(\sim n^2 \left( -\frac{1}{2} \left( \frac{1}{2^n} \right)^2 \right) = -\frac{1}{2} \frac{n^2}{2^{2n}} \to 0\)

\(\sqrt{\frac{n^2}{2^{2n}}} = \frac{n^n}{2^n}\) \(\to \frac{1}{4} < 1\)

\(\Rightarrow\) la serie converge

6) Criterio di Leibniz

\(\sum_{{n=1}}^{\infty} (-1)^n \left( \frac{2n - 1}{n^2} \right)\)

\(2n > 0 \quad \forall n \in \mathbb{N}\)

\(2n \to 0\)

\(2n\) decrescente

\(a_{n+1} \leq a_n\)

\(\frac{2(n+1) - 1}{(n+1)^2} \leq \frac{2n - 1}{n^2}\)

\(\Leftrightarrow \frac{2n + 1}{(n+1)^2} \leq \frac{2n - 1}{n^2}\)

Criterio di Leibniz

Se \((a_n)\):

  • \(a_n > 0\)
  • \(a_n \to 0\)
  • \(a_n\) decrescente

\(\Rightarrow \sum_{{n=0}}^{\infty} (-1)^n a_n\) è convergente

(<=>) n2(2n+1) ≤ (n+1)2(2n-1)

(<=>) 2n3 + n2 ≤ (n2 + 2n + 1)(2n - 1)

(<=>) 2n3 + n2 ≤ 2n3 - n2 + 4n2 - 2n + 2n2 - 1

(<=>) 2n3 + n2 ≤ 2n3 + 3n2 - 1

(<=>) 3n2 - 1 - n2? 0

(<=>) 2n2 - 1? 0   ∀n ∈ IN

Per il Criterio di Leibniz la serie converge.

7) Serie con parametro α

n=0 (3√n2 - n + 1 - 3√n2 - αn)   α ∈ ℝ

an = 3√n2 - n + 1 - 3√n2 - αn = 3√n2 - n + 1(3√n2 - n + 1 - 3√n2 - αn)

n2 - n + 1

n2 - αn

= 3√n2 - n + 1 - 1 = 3√n2 + n - αn + αn - 1

= 3√(n2 - αn) + (αn - n + 1) - 1

n2 - αn = 3√1 + αn - n + 1 - 1

n2 - αn ∼ 13 • (α-1)n + 1 ∼αx

an = 3n2 - αn [3 n2-n+1/n2-αn -1] ≈ 3n2 - αn · 1/3 · (α-1)n + 1/n2 - αn

= 1/3 · (α-1)n + 1/(n2 - αn)1 - 1/3 = 1/3 · (α-1)n + 1/(n2 - αn)2/3

= 1/3 · (α-1)n + 1/n2(1 - α/n)2/3 = 1/3 · (α-1)n + 1/n4/3(1 - α/n)2/3 ≈ ...

· Se   α-1 = 0   ⇒   α = 1

1/3 · 1/n4/3(1 - 1/n)2/31/3 1/n4/3

limn→∞ (1 - 1/n)2/3 = 1     ⇒   (λ - 1/n)2/3 ≈ 1

n=1 an ≈ ∑n=1 1/n4/3          conv.

1/np   p>1   conv      p ≤ 1   div.

· Se   α-1 ≠ 0   ⇒   α ≠ 1

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Scienze matematiche e informatiche MAT/05 Analisi matematica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher KRondal98 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Analisi matematica 1 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università Politecnica delle Marche - Ancona o del prof Ambrosio Vincenzo.
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