0 Daumen
4,3k Aufrufe

Σ i^n/n 

Aufgabe ist die Konvergenz dieser Reihe zu zeigen: $$\sum _{ n=1 }^{ \infty  }{ \frac { { i }^{ n } }{ n }  } $$

Ich weiß, dass diese Reihe konvergiert, wenn die Summe des Realteils und die des Imaginärteils konvergiert.

Darüber hinaus weiß ich noch, dass folgendes gilt: $$Re({ i }^{ n })\quad =\quad \frac { { (-1) }^{ \frac { n }{ 2 }  } }{ 2 } *\quad [{ (-1) }^{ n }+1]$$

und $$Im({ i }^{ n })\quad =\quad \frac { { (-1) }^{ \frac { n+1 }{ 2 }  } }{ 2 } *\quad [{ (-1) }^{ n+1 }+1]$$

Selbst wenn ich das jetzt mit 1/n multipliziere komme ich irgendwie nicht weiter.

Hat jemand einen guten Rat für mich wie ich da am besten vorgehen kann? Ich mag wirklich nur einen Rat, weil ich es gerne selbst schaffen würde.

Dass ich erst einmal die Konvergenz von dem hier (Summe des Realteils) zeigen muss, ist doch schon einmal richtig, oder (Im wäre dann analog):

$$\sum _{ n=1 }^{ \infty  }{ \frac { { (-1) }^{ \frac { n }{ 2 }  } }{ 2n } *\quad [{ (-1) }^{ n }+1] } $$

Avatar von

1 Antwort

+2 Daumen
 
Beste Antwort

Hi Lici,

ja du kannst so vorgehen. Was dir auffallen sollte:

für \(n\) gerade ist \(i^n\) reell

für \(n\) ungerade ist \(i^n\) rein imaginär.

Das bedeutet, dass du die für Realteil und Imaginärteil nur bestimmte Glieder anschauen musst und 2 einfache Teilsummen bilden kannst.

Gruß

Avatar von 23 k

Erstmal vielen Dank für die Antwort!

Also ich setze mal die 4 Fälle ein:

$$\sum _{ k=1 }^{ \infty  }{ Re(\frac { { i }^{ 4k } }{ 4k }  } )\quad =\quad \frac { 1 }{ 4k } \\ \sum _{ k=1 }^{ \infty  }{ Re(\frac { { i }^{ 4k+2 } }{ 4k+2 }  } )\quad =\quad -\frac { 1 }{ 4k+2 } \\ \sum _{ k=1 }^{ \infty  }{ Im(\frac { { i }^{ 4k+1 } }{ 4k+1 }  } )\quad =\quad \frac { 1 }{ 4k+1 } \\ \sum _{ k=1 }^{ \infty  }{ Im(\frac { { i }^{ 4k+3 } }{ 4k+3 }  } )\quad =\quad -\frac { 1 }{ 4k+3 } \\ $$

Für die anderen Fälle sind Real- bzw. Imaginärteil 0..

Puuhh... 

Wie ist das mit den Teilsummen. Müssen die wieder addiert werden, oder betrachtet man die wie Teilfolgen jedes für sich?

Auf den rechten Seiten fehlen jeweils die Summenzeichen ^^. Jetzt musst du eigentlich nur noch zusammenführen, zum Beispiel:

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

Und jetzt noch an den guten Herrn Leibniz erinnern ^^

Ja den Leibniz vergesse ich nie mehr :D

Habe ich das für den Imaginärteil richtig zusammengeführt?

$$\\ \sum _{ n=1 }^{ \infty  }{ Im(\frac { { i }^{ n } }{ n }  } )\quad =\quad \sum _{ k=1 }^{ \infty  }{ \frac { { (-1) }^{ k } }{ 2k+1 }  } \\ \\ $$

Ja fast, aber deine Summe müsste bei k=0 beginnen damit du auch den Fall \(i^1\) drin hast :).

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community