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)!
an 23n⁄(3n)! ≠ 0 ∀n∈ℕ
an+1⁄an = 23(n+1)⁄(3(n+1))! · (3n)!⁄23n = 23 · 2⁄(3n)! · (3n+1)(3n+2)(3n+3) · ≈ 8⁄27n3 → 0 < 1 → an → 0 ⇒ la serie converge
2) Serie con termine n3nsin(⁄n2)⁄(3n)!
∑n=1∞ n3nsin(⁄n2)⁄(3n)! = an
an ≠ 0 ∀n∈ℕ
an+1⁄an = (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)/n3n ⋅ n2/(n+1)2 ⋅ (n+1)3/27n3 ∼ (n+1)/n3n ⋅ n/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 = 3√n2 - αn [3 n2-n+1/n2-αn -1] ≈ 3√n2 - 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)2/3 ≈ 1/3 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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Esercitazione guidata Analisi Matematica 1 - nona parte
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Esercitazione guidata Analisi Matematica 1 - settima parte
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Esercitazione guidata Analisi Matematica 1 - terza parte
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Esercitazione guidata Analisi Matematica 1 - seconda parte