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Aufgabe:

… Überprüfen Sie die folgenden Reihen mittels eines geeigneten Kriteriums auf
Konvergenz

a)    

∑       n3  xn geteilt durch n!
n=1


b)

∑    sin(n)+cos2(n) geteilt durch n3
n=1


Problem/Ansatz:

kann mir jemand bei diesen beiden aufgaben(a und b) helfen?

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Aloha :)

a) Im ersten Fall handelt es sich um eine Potenzreihe:$$f(x)=\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{n^3}{n!}\cdot x^n$$Ihre Konvergenz hängt vom gewählten Wert für \(x\) ab. Wir bestimmen den Konvergenzradius \(r\) von \(f(x)\), um zu erfahren, für welche \(|x|<r\) die Potenzreihe konvergiert:

$$r=\lim\limits_{n\to\infty}\left|\frac{\frac{n^3}{n!}}{\frac{(n+1)^3}{(n+1)!}}\right|=\lim\limits_{n\to\infty}\left|\frac{n^3}{n!}\cdot\frac{(n+1)!}{(n+1)^3}\right|=\lim\limits_{n\to\infty}\left(\frac{n^3}{(n+1)^3}\cdot\frac{(n+1)!}{n!}\right)$$$$\phantom{r}=\lim\limits_{n\to\infty}\left(\left(\frac{n}{n+1}\right)^3\cdot (n+1)\right)=\lim\limits_{n\to\infty}\left(\left(1-\frac{1}{n+1}\right)^3\cdot (n+1)\right)=\infty$$

Der Konvergenzradius ist also unendlich, d.h. die Potenzreihe konvergiert für alle \(x\in\mathbb R\).

b) Im zweiten Fall haben wir keine \(x\)-Abhängigkeit. Die Summanden können wir wie folgt abschätzen:$$-1\le\sin n\le 1\quad;\quad 0\le\cos^2n\le1\quad\implies\quad-1\le\sin n+\cos^2n\le 2$$Für die zu betrachtende Summe bedeutet das:$$-\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{1}{n^3}\le\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{\sin n+\cos^2 n}{n^3}\le2\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{1}{n^3}$$

Da die Summe \(\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{1}{n^3}\) konvergiert, existiert die untere und die obere Schranke, sodass auch die zu betrachtende Summe konvergieren muss.

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Hallo

Welch viel sagende Überschrift!!

a)  für n>=6 ist n!>n^3

kennst du nicht das Quotientenkiterium, oder den Begriff Konvergenzradius?

b) |sin(n)+cos^2(n)|<=2

Gruß lul

Avatar von 107 k 🚀

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