Analiza matematyczna 1

lista zada« nr 6

szeregi liczbowe

Rozgrzewka

1. Rozstrzygnij zbie»no±¢ szeregów: X

n

X

1

X

(−1)n

,

,

.

n2 + 1

2n − 1

2n + (−1)n

n

n

n

2. Rozstrzygnij zbie»no±¢ szeregów: X n2

X 2n

,

.

2n

n!

n

n

3. Udowodnij, »e je±li szereg P a an te» jest zbie»ny.

n

n jest zbie»ny, to szereg Pn 2n

‚wiczenia

1. Rozstrzygnij zbie»no±¢ szeregów: X

n2

X

(−1)n

X 3n + 2n

X (−3)n + 2n

,

,

,

.

n4 + 1

n + 1 + (−1)n

n 3n + 1

n 3n + 1

n

n

n

n

Uwaga: ostatni przykªad jest trudny!

2. Rozstrzygnij zbie»no±¢ szeregów: X nK

X Ln

X 2n + 3n

X (n!)2

X

nn

,

,

,

,

.

Ln

n!

4n + 5n

(2n)!

(2n)!

n

n

n

n

n

3. (a) Udowodnij, »e je±li szereg P a a2 oraz

n

n jest bezwzgl¦dnie zbie»ny, to zbie»ne s¡ szeregi Pn n P

an .

n n

(b) Podaj przykªad szeregu zbie»nego P a a2 oraz P an s¡ roz-n

n, dla którego szeregi Pn n n n

bie»ne.

4. Przestawianie wyrazów (a) Niech an = (−1)n gdy 2k ≤ n < 2k+1 (k ≥ 1). Udowodnij, »e P∞ a 2k

n=2

n = 0.

(b) Niech bn = 1 gdy 2k ≤ n < 2k + 2k−1 oraz b gdy 2k + 2k−1 ≤ n < 2k+1 (k ≥ 1).

2k

n = −1

2k

Udowodnij, »e P∞ b

n=2 n jest rozbie»ny.

Odpoczynek

3. (a) Udowodnij, »e je±li P a2 i P b2 s¡ zbie»ne, to zbie»ny jest szereg P a n

n

n n

n

nbn.

(b) Wywnioskuj, »e je±li P a2 jest zbie»ny, to zbie»ny jest szereg P an .

n

n

n n

(c) Udowodnij, »e je±li dla ka»dego ci¡gu (bn) takiego, »e P b2 jest zbie»ny, szereg P a n n

n

nbn

jest zbie»ny, to szereg P a2 jest zbie»ny.

n

n

4. Przestawianie wyrazów Zaªó»my, »e szereg P a n

n jest zbie»ny, ale nie bezwzgl¦dnie zbie»ny.

Udowodnij, »e dla dowolnej liczby rzeczywistej g mo»na tak poprzestawia¢ wyrazy tego szeregu, by otrzyma¢ sum¦ g.

5. Zaªó»my, »e ci¡g (an) liczb dodatnich jest zbie»ny do zera. Niech M = P∞ a n=1

n (by¢ mo»e

M = ∞). Udowodnij, »e dla ka»dej liczby g ∈ (−M, M ) istnieje ci¡g (εn) taki, »e εn ∈ {−1, 1}

oraz P∞ ε

n=1

nan = g.

6. Sumowanie w sensie Abela (a) Szereg P

(−1)n jest rozbie»ny, ale jest sumowalny w sensie Abela. Wyznacz warto±¢ tej n≥0

sumy.

(b) Podobnie wyznacz sum¦ P

(−1)nn.

n≥0

(c) Udowodnij, »e je±li ci¡g sum cz¦±ciowych (An) szeregu P

a

n≥0

n jest zbie»ny w sensie Cesàro: A0 + A1 + A2 + ... + An lim

= g

n→∞

n + 1

dla pewnego g, to szereg P

a

n≥0

n jest sumowalny w sensie Abela i sum¡ jest g.

Mateusz Kwa±nicki