Oneindige som

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 689

Oneindige som

Beste forumleden,

ik kwam tegenover het volgende te staan:
\(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^a}\)
is convergent indien
\(a>1\)
.

Ik begrijp het bovenstaande wel, maar vroeg me af hoe zoiets te bewijzen is?

Als je het gewoon uitschrijft zie je dat
\(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^a} = \frac{1}{1^a} + \frac{1}{2^a} + \frac{1}{3^a} + \cdots \)
, en dus, voor bv.
\(a=3\)
, dat
\(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3} = \frac{1}{1^3} + \frac{1}{2^3} + \frac{1}{3^3} + \cdots \)
.

Mijn gevoel zegt me dit te bewijzen door de limiet te berekenen van de somrij
\(s\)
van de rij
\(r\)
, met de n-de term van de rij
\(r_n = \frac{1}{n^a}\)
, en dus
\(s_n = \sum_{b=1}^n \frac{1}{b^a}\)
.

Dus moeten we
\(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^a} = \lim_{n \rightarrow \infty} s_n\)
berekenen, en voor de som van rekenkundige of meetkundige rijen bestaan formules. Dan zou ik daarvan dus wel de limiet kunnen uitrekenen.

En dus mijn vraag, kan iemand bepalen wat de reden is van deze meetkundige rij (als dit een meetkundige rij is), of kan iemand mij vertellen hoe ik berekenen naar welke waarde
\(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^a}\)
convergeert?

Alvast bedankt!

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Oneindige som

EDIT: Wel vond ik reeds al dat indien
\(a=1\)
,
\(r: \left\{ \frac{1}{1}\rm{, } \frac{1}{2}\rm{, } \frac{1}{3}\rm{, } \cdots \right\}\)
. In deze rij
\(r\)
wordt elke term vermeningvuldigt vulgens de rij
\(u\)
met
\(u: \left\{ \frac{1}{2}\rm{, } \frac{2}{3}\rm{, } \frac{3}{4}\rm{, } \cdots \right\} \)
ofwel
\(u_n = \frac{n}{n+1}\)
.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Berichten: 4.246

Re: Oneindige som

Quitters never win and winners never quit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneindige som

Het bewijs hiervan is eenvoudig, als je het integraalkenmerk mag/kan gebruiken.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Oneindige som

Het bewijs hiervan is eenvoudig, als je het integraalkenmerk mag/kan gebruiken.
@ TD: Ik zag integralen net op school, dus misschien zou ik het met de nodige uitleg wel kunnen volgen. Zou het veel moeite zijn voor je het hier voor me te posten?

@dirkwb: Dus als ik het goed begrijp, zat ik op het goede spoor en moet ik dus
\(\lim_{N \rightarrow \infty} \sum_{n=0}^N a_n\)
berekenen van de serie (niet de rij)
\(a\)
?

Dan moet ik dus enkel nog de methode vinden van hoe dit volgens het boekje te doen.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneindige som

Zie alvast hier voor meer informatie over reeksen van deze vorm.

Zie hier voor het integraalkenmerk. Onder "Applications" wordt het toegepast op de harmonische reeks, dat is met a = 1 in jouw notatie (en dus divergent).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Oneindige som

Zie hier voor het integraalkenmerk. Onder "Applications" wordt het toegepast op de harmonische reeks, dat is met a = 1 in jouw notatie (en dus divergent).
Op de betreffende Wikipedia pagina staat dat een wanneer je het integraalkenmerk wil toepassen om te zien of de serie van een functie convergeert of divergeert, de functie daarvoor monotoon dalend moet zijn. Mijn functie is dat wel, want
\(\frac{1}{n^a}\)
zal altijd kleiner worden naarmate n groter wordt. Ik leid hieruit dus af dat je het integraalkenmerk niet mag toepassen als een functie monotoon stijgend is?

Afgezien van het bovenstaande (of men al dan niet het integraalkenmerk mag toepassen bij monotoon stijgende functies), denk ik dat ik het snap. Ik zal wat oefeningen maken en de resultaten hier posten.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneindige som

Een positieve, monotoon stijgende functie f(n), kan nooit een convergente reeks geven.

De algemene term van je rij moet sowieso naar 0 gaan voor convergentie, snap je?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Oneindige som

TD schreef:Een positieve, monotoon stijgende functie f(n), kan nooit een convergente reeks geven.

De algemene term van je rij moet sowieso naar 0 gaan voor convergentie, snap je?
Een positieve monotoon stijgende functie zal inderdaad nooit een convergente serie opleveren. Ik snap dat de algemene term
\(a_n\)
naar 0 moet gaan, stom van me dat ik daarover zag.

En bedankt voor de hulp.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Berichten: 2.746

Re: Oneindige som

bij wisselreeksen zou je daar dat wel eens kunnen vergeten (hoewel het daar ook geldt)

denk eens na over
\(\sum (-1)^i\)
en (1-1)+(1-1)+(1-1)+ ... = ...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneindige som

Hoewel wat daar ook geldt? Ik volg even niet...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 2.746

Re: Oneindige som

Hoewel wat daar ook geldt? Ik volg even niet...
dat an -> 0

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneindige som

Als nodige voorwaarde voor convergentie? Dan ja, dat geldt (inderdaad) voor alle reeksen...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer