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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:$$\sum\limits_{k=1}^\infty\left(\frac{1}{\sqrt k}-\frac{1}{\sqrt{k+1}}\right)=-\sum\limits_{k=0}^\infty(x_{k+1}-x_k)=-(x-x_0)=x_0=\frac{1}{\sqrt{0+1}}=1$$

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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

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