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Hallo, ich weiß nicht, wie ich bei folgender Aufgabe vorgehen soll.

a) Sei \( \left(x_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}_{0}} \) eine Folge. Zeigen Sie, dass die Teleskopreihe
\( \sum \limits_{k=0}^{\infty}\left(x_{k+1}-x_{k}\right) \)
genau dann konvergiert, wenn \( \left(x_{n}\right)_{n \in \mathbb{N}_{0}} \) konvergiert. Zeigen Sie in diesem Fall außerdem:
\( \sum \limits_{k=0}^{\infty}\left(x_{k+1}-x_{k}\right)=\lim \limits_{n \rightarrow \infty} x_{n}-x_{0} . \)
b) Berechnen Sie den Reihenwert \( \sum \limits_{k=1}^{\infty}\left(\frac{1}{\sqrt{k}}-\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right) \).


Danke im voraus.

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Aloha :)

zu a) Wir betrachten noch nicht die unendliche Summe, sondern zunächst:$$S_n\coloneqq\sum\limits_{k=0}^n(x_{k+1}-x_k)=\sum\limits_{k=0}^nx_{k+1}-\sum\limits_{k=0}^nx_k=\sum\limits_{k=1}^{n+1}x_{k}-\sum\limits_{k=0}^nx_k$$$$\phantom{S_n}=\left(x_{n+1}+\sum\limits_{k=1}^{n}x_{k}\right)-\left(x_0+\sum\limits_{k=1}^nx_k\right)=x_{n+1}-x_0$$

Wenn nun die Folge \((x_n)\) gegen \(x\) konvergiert, so konvergiert auch die Folge \((x_{n+1})\) gegen dasselbe \(x\) und daher konvergiert auch die betrachtete Summe:$$\sum\limits_{k=0}^\infty(x_{k+1}-x_k)=\lim\limits_{n\to\infty}S_n=\lim\limits_{n\to\infty}(x_{n+1}-x_0)=x-x_0<\infty\quad\checkmark$$

zu b) Hier formen wir die Summe zunächst etwas um:$$\sum\limits_{k=1}^\infty\left(\frac{1}{\sqrt k}-\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right)=\sum\limits_{k=0}^\infty\left(\frac{1}{\sqrt{k+1}}-\frac{1}{\sqrt{k+2}}\right)=-\sum\limits_{k=0}^\infty\left(\frac{1}{\sqrt{k+2}}-\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right)$$Mit \(\left(x_k\coloneqq\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right)\) können wir eine gegen \(x=0\) konvergente Folge definieren und erkennen nach Einsetzen in das bisherige Ergebnis die Summe aus Teil (a) wieder:$$\sum\limits_{k=1}^\infty\left(\frac{1}{\sqrt k}-\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right)=-\sum\limits_{k=0}^\infty(x_{k+1}-x_k)=-(x-x_0)=x_0=\frac{1}{\sqrt{0+1}}=1$$

Avatar von 148 k 🚀
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Teile in 2 Summen auf dann ändere in einer der 2 den Summationsindex

so dass sie bis auf das erste und letzte Glied gleich sind. Dann kommt das 2. Ergebnis raus, und damit dass xn konvergieren muss.

Gruß lul

Avatar von 107 k 🚀

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