Oneindige som

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 581

Oneindige som

Ik herinner me een topic die hier maanden geleden voorbij kwam
\(\sum_{0}^{\infty}\frac{k^2}{2^k}=6\)
Kan iemand me daar naartoe helpen;

of zoniet me een hint geven hoe dit te bewijzen?

Bedankt!
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Oneindige som

Ken je deze som?
\(S_k = \sum_{k}^{\infty} \frac{1}{2^k} = \frac{1}{2^k}+\frac{1}{2^{k+1}}+\frac{1}{2^{k+2}}+\cdots\)
Nu schrijven we jouw som een beetje anders:
\(\sum_{k=0}^{\infty}\frac{k^2}{2^k} = \frac{1}{2^1}+\frac{4}{2^2}+\frac{9}{2^3}+\frac{16}{2^4}+\frac{25}{2^5}+\cdots\)
\(\begin{array}{r} =\frac{1}{2^1}+\frac{1}{2^2}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{2^4}+\frac{1}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{3}{2^2}+\frac{3}{2^3}+\frac{3}{2^4}+\frac{3}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{5}{2^3}+\frac{5}{2^4}+\frac{5}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{7}{2^4}+\frac{7}{2^5}+\cdots \\\ddots \ \ \end{array}\)
\(= 1 \cdot S_1 + 3 \cdot S_2 + 5 \cdot S_3 + 7 \cdot S_4 + \cdots\)
Helpt je dit op weg?
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Oneindige som

Dag Rogier,

Ik kende die som
\(S_k = \sum_{k}^{\infty} \frac{1}{2^k} = \frac{1}{2^k}+\frac{1}{2^{k+1}}+\frac{1}{2^{k+2}}+\cdots \)
niet echt, maar ik begrijp wat je bedoelt. Dus aangezien:
\(S_0 = \sum_{k=0}^{\infty} \frac{1}{2^k} = 2 \)
is
\(S_k = S_0 / 2^k\)
Als ik dat vervolgens invul in jouw formule
\( \sum_{k=0}^{\infty}\frac{k^2}{2^k} = 1 \cdot S_1 + 3 \cdot S_2 + 5 \cdot S_3 + 7 \cdot S_4 + \cdots \)


dan krijg ik
\( 2 \sum_{k=1}^{\infty}\frac{2k-1}{2^k} \)
wat gelijk is aan
\( = 2 \left\{ \sum_{k=1}^{\infty}\frac{2k}{2^k} - \sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{2^k} \right\} \)


wat inderdaad gelijk is aan 2 ( 4-1 ) = 6.

Ik weet dat
\( \sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{2^k} = 1 \)
Maar hoe kan ik bewijzen dat
\( \sum_{k=1}^{\infty}\frac{2k}{2^k} \)


gelijk is aan 4 ?

Of zie ik iets over het hoofd en kan het veel eenvoudiger?
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Oneindige som

Mooi, je bent er bijna.
Westy schreef:Maar hoe kan ik bewijzen dat
\( \sum_{k=1}^{\infty}\frac{2k}{2^k} \)


gelijk is aan 4 ?
Zelfde truukje als wat ik in het begin deed: (voor de duidelijkheid vervang ik 2k even door k, die factor 2 kan er gewoon voor)
\(\sum_{k=1}^{\infty}\frac{k}{2^k} = \frac{1}{2^1}+\frac{2}{2^2}+\frac{3}{2^3}+\frac{4}{2^4}+\cdots\)

\(\begin{array}{r} =\frac{1}{2^1}+\frac{1}{2^2}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{2^4}+\frac{1}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{1}{2^2}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{2^4}+\frac{1}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{1}{2^3}+\frac{1}{2^4}+\frac{1}{2^5}+\cdots \\\\ + \frac{1}{2^4}+\frac{1}{2^5}+\cdots \\\ddots \ \ \end{array}\)
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Oneindige som

Maar natuurlijk!

Ik voelde in feite ook al een beetje aan dat het hier om hetzelfde truukje ging, maar ik dacht dat ik in kringetjes aan het draaien was. Maar nu ben ik eruit:
\(\sum_{k=1}^{\infty}\frac{k}{2^k} = S_1+S_2+S_3+\cdots=\frac{S_0}{2^1}+\frac{S_0}{2^2}+\frac{S_0}{2^3}+\cdots=S_0\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{2^k} = 2 . 1 = 2 \)


maal de factor 2 die er nog gewoon voor moest

Dankuzeer.
---WAF!---

Reageer