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Folgende Aufgabenstellung:

Untersuchen Sie die folgende Reihe auf Konvergenz.

$$ \sum_{n=0}^{\infty}\left({\frac{n-3}{n+8}}\right)^{n^2} $$

(soll hoch n^2 sein)

Wie verfahre ich ?

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Nach dem Wurzelkriterium gilt:$$\lim\limits_{n\to\infty}\sqrt[n]{|a_n|}=\lim\limits_{n\to\infty}\sqrt[n]{\left(\frac{n-3}{n+8}\right)^{n^2}}$$$$=\lim\limits_{n\to\infty}\left(\frac{n-3}{n+8}\right)^n$$$$=e^{-11}$$ Die Reihe konvergiert also absolut.

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Hallo

das ruft doch nach Wurzelkriterium, dabei den Bruch Mit 1/n erweitern.

Gruß lul

Avatar von 106 k 🚀

$$ \sqrt[n]{(\frac{n-3}{n+8})^{n^2}} $$

$$( \frac{n-3}{n+8})^{n^{2^{\frac{1}{n}}}} $$

$$( \frac{n-3}{n+8})^{n^{\frac{2}{n}}}) $$

$$( \frac{n-3}{n+8})^2 $$

$$ \frac{(n-3)^2}{(n+8)^2} $$

$$ \frac{n^2-6n+9}{n^2+19n+64} $$

$$ \frac{1+\frac{6}{n}+\frac{9}{n^2}}{1+\frac{16}{n}+\frac{64}{n^2}}=1 $$

Wo ist da der Fehler ?

Wie erweitere ich mit 1/n?

Hallo

 n^2/n=n   und sicher nicht  was du gemacht hast.

nach der nten Wurzel hast du : ((n-3)/(n+8))^n

Gruß lul

Okay gut danke, das leuchtet ein.

Aber wie verfahre ich denn dann jetzt weiter ?

Hallo

 du benutzt dass (1+a/n)^n  gegen e^a konvergiert.

Gruß lul

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  Ich versuche mal, den Grenzwert der Reihenglieder zu ermitteln .  Vielleicht stellt sich ja meine böswillige Vermutung als richtig heraus, dass hier etwas von Null Verschiedenes bei raus kommt .   Der Standardtrick, den man in solchen Fällen anwenden würde:  ===>  Inversion am Einheitskreis


     n  =:  1 / z  ;     z  ====>  0          (  1  )


                                             ( 1 / z  -  3  )  ^ ( 1 / z ² )

    F  (  n  )  =  F  (  z  )  =   ---------------------------------------   =      (  2a  )

                                             ( 1 / z  +  8  )  ^ ( 1 / z ² )


                  ( 1 - 3 z )   ^ ( 1 / z ² )

        =     ---------------------------------        (  2b  )

                  ( 1 + 8 z )  ^ ( 1 / z ² )



      Ein weiterer Standardtrick:  Logaritmieren.  Dies  vermindert bekanntlich die Rechenstufe  und  ersetzt die Exponenten durch weitaus vertrauenswürdigere Grundrechenarten.


    f  (  z  )  :=  ln  (  F  )  =  ( 1 / z ² )  [  ln  (  1  -  3  z  )  -  ln  (  1  +  8  z  )  ]     (  3a  )


    Wenn ich in  ( 3a )  ich   die eckige Klammer als den Zähler auffasse  und  z ²  als Nenner , dann brettern wir auf den Krankenhausfall 0  :  0  ;  Ableiten



                                                         3                                8

     lim  =  lim   (  1 / 2 z  )    [       ---------------    -      ---------------------   ]      (  3b  )

                                                     3 z - 1                       8 z + 1



          (  3b  )  müsste man noch auf den Hauptnenner zusammen fassen.  Ich glaube aber eines wird schon deutlich .  Der Zähler ist  ( höchstens ) vom ersten Grade 

   ( Tatsächlich kürzt sich das raus;  es überlebt nur eine c-Zahl vom nullten Grade . )

    während der Nenner in jedem Fall dritten Grades ist .

     Nennergrad  >  Zählergrad  ===>  lim  (  3b  )  =  0

   Jetzt dürfen wir aber unsere Ausgangsfrage nicht aus den Augen verlieren;   ( 3a  )   war ja nur der Logaritmus unserer Zielfunktion   ( 2ab  )  Und wenn der Logaritmus gegen  Null geht, so die Ausgangsgröße selbst gegen Eins .

   Somit gelangen wir zu der negativen Antwort,  dass bereits das elementarste Kriterium verletzt ist;  deine Reihenglieder bilden gar keine  Nullfolge  .

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  Eine Anekdote;  in einem analogen - wenn auch weit unübersichtlicheren Fall erhielt ich mal   einen Kommentar  in gespielt ärgerlichem Ton

   " Wenn wir doch solche Aufgaben durch Transformation des Definitionsbereichs lösen können  /  sollen .   Für  Was lernen die uns dann überhaupt noch  '  Definitionsbereich  '  ?

Ist denn nicht limn→∞((n-3)/(n+8))n2=0?

  Okay ich entschuldige mich für meinen Rechzenfehler in  (  3b  )  Die eckige Klammer ergibt ja insgesamt  Minus  Elf , so dass der   Logaritmus gegen  (  -  °° ) divergiert und die Glieder tatsächlich eine Nullfolge bilden .

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