se ne costruisca un altra s 1 L operazione che fa passare dalla prima successione alla seconda è detta serie e si indica con il
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- Faustina Puglisi
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1 07 SERIE NUMERICHE Dt l succssio,,...,,... s costruisc u ltr s, s,..., s,... tl ch: s... s... s... L oprzio ch f pssr dll prim succssio ll scod è dtt sri si idic co il simbolo k. k Gli k si dicoo trmii dll sri, mtr gli s si chimo somm przili -sim dll sri. Studir u sri quivl studir l succssio s. I prticolr si h: lim s s l sri si dic covrgt d s è dtt somm dll sri l sri si dic divrgt positivmt l sri si dic divrgt gtivmt l sri si dic o rgolr o idtrmit L ssr covrgt, divrgt, o rgolr si dic crttr dll sri. OSSERVAZIONE Il crttr di u sri o cmbi s modifico u umro fiito di trmii. ESEMPI. Dt l sri co pr ogi turl, si h: s s s3 3 3 s volt Sgu ch lim s, pr cui l sri positivmt.. Dt l sri, si h: co pr ogi turl è divrgt
2 Robrto Mi s s 0 s3 3 s s quidi o sist il lim s, prché si trovo du sottosuccssioi strtt d lim 0 k sk k k lim 3. Dt l sri, si h: s s. Sgu ch l sri s s3 3 3 s o è rgolr. s tli ch (somm di trmii i progrssio ritmtic) Sgu ch lim s, pr cui l sri è divrgt positivmt. SERIE TELESCOPICHE U sri b b b b 3 b b b b S si dic tlscopic s risult: è u sri tlscopic si h: s... b b b b b b... b b b b Pr cui lim s lim b b b lim b Sri umrich 5
3 Robrto Mi Quidi s l succssio b. covrg b, l sri. divrg, l sri 3. o è rgolr, l sri h com somm divrg o è rgolr. s b b ESERCIZIO Studi il crttr dll sri (dtt sri di Mgoli) SERIE GEOMETRICHE U sri dl tipo. si h., si h si dic sri gomtric di rgio. Studimo il crttr. S... quidi l sri divrg 3 s... quidi: s, quidi l sri covrg pr lim s s, quidi l sri divrg positivmt pr s, quidi l sri o è rgolr pr ESEMPIO , 3 0,3 0,03 0, Eucimo, sz dimostrrl, l sguti proposizioi: CRITERIO DI CONVERGENZA DI CAUCHY è covrgt p 0 ' p p : s s... Sri umrich 53
4 Robrto Mi CONDIZIONE NECESSARIA PER LE SERIE CONVERGENTI è covrgt lim 0 Sgu ch lim 0 o è covrgt, ossi o è divrgt o o è rgolr LA SERIE ARMONICA E LA SERIE ARMONICA GENERALIZZATA. L sri è dtt sri rmoic. Applicdo il critrio di Cuchy, si può dimostrr ch ss è divrgt, pur tddo zro il limit dl suo trmi grl. Iftti, prso p, il critrio di Cuchy o è soddisftto risultdo: s p s... p L sri è dtt sri rmoic grlizzt. Si può dimostrr ch s p p covrg, mtr s p l sri divrg. l sri SERIE RESTO E RESTO -SIMO DI UNA SERIE Dt l sri sri p p, cosidrimo l sri ottut d ss trscurdo i primi trmii, cioè l. Qust uov sri è dtt sri rsto dll sri dt. Ossrvimo ch l du sri ho lo stsso crttr, prché diffriscoo pr u umro fiito di trmii. I prticolr, s l sri dt è covrgt, llor ch l sri rsto srà covrgt l su somm prd il om di rsto -simo dll sri. OSSERVAZIONI. S. S 3. S b b si h soo sri covrgti c, llor soo covrgti l sri c c b b è u sri divrgt c 0 è u sri idtrmit c 0, llor è divrgt l sri c, llor è idtrmit l sri c c Sri umrich 54
5 Robrto Mi 4. S 5. S è covrgt è covrgt b è divrgt, llor l sri b b è idtrmit, llor l sri b è divrgt è idtrmit 6. L sri somm di du sri trmb divrgti o trmb idtrmit può ssr covrgt o divrgt o idtrmit. ESEMPIO Sio dt l sri idtrmit l loro somm è l sri b... b... ; ch è covrgt. SERIE A TERMINI POSITIVI U sri si dic trmii positivi s 0 pr ogi turl. U sri trmii positivi o covrg o divrg positivmt (ciò dipd dl ftto ch l succssio dll somm przili è mooto crsct quidi h limit dto dl suo strmo suprior). CRITERI DI CONVERGENZA E DIVERGENZA PER SERIE A TERMINI POSITIVI Sio b du sri trmii positivi. ) S b dfiitivmt b covrgt covrgt divrgt b divrgt b) S sistoo du umri rli positivi h k tli ch h k dfiitivmt, llor b b soo trmb covrgti o trmb divrgti. c) S lim l 0 b llor b soo trmb covrgti o trmb divrgti Sri umrich 55
6 Robrto Mi d) S lim 0 b b covrgt covrgt divrgt b divrgt ) S lim b covrgt b covrgt b divrgt divrgt f) Critrio dll ordi di ifiitsimo Dt l sri s trmii positivi, s è ifiitsimo l sri covrg s lim l 0 l sri divrg s s lim 0 l sri covrg s s lim l sri divrg s g) Critrio dl rpporto Dt l sri h) Critrio dll rdic Dt l sri trmii positivi, s lim trmii positivi, s lim l l sri covrg l l l sri divrg l ull si può dir l l sri covrg l l l sri divrg l ull si può dir ESEMPI ) Studi il crttr dll sri si Sri umrich 56
7 Robrto Mi Risult si pr ogi turl, quidi l sri dt è miort dll sri covrgt (sri rmoic grlizzt co p ) prtto covrg ch ss. ) Studi il crttr dll sri Risult lim lim lim 3 covrg. 3) Studi il crttr dll sri Risult lim lim lim ch è, quidi l sri dt, quidi l sri dt divrg. 4) Vrific ch il critrio dl rpporto o può forir iformzioi circ il crttr dll sri. 5) Studi il crttr dll sri Applicdo il critrio dl rpporto si h: covrg pr ogi rl positivo., co 0! lim lim lim 0, quidi l sri!! 6) Studi il crttr dll sri, co 0, procddo com ll smpio 5. Voldo, ivc, pplicr il critrio dll rdic, si h: s 0 l sri covrg s l sri divrg lim lim lim lim s ull si può dir co il critrio, m, i qusto cso, si otti l sri rmoic grlizzt co p ch covrg 7) Studi il crttr dll sri pplicdo o il critrio dl rpporto o qullo dll rdic. Sri umrich 57
8 Robrto Mi SERIE A TERMINI DI SEGNO ALTERNO U sri ( ), co 0 pr ogi turl, si dic sgi ltri o trmii ltrti. Pr l sri trmii ltrti vl il sgut critrio di covrgz: CRITERIO DI LEIBNIZ Si ( ) u sri trmii ltrti. ) è dcrsct ( ) è covrgt ) lim 0 ESEMPIO L sri ( ), dtt sri rmoic sgi ltri, è covrgt pr il prcdt critrio. Iftti: ) ) lim lim 0 OSSERVAZIONE S ( ) è u sri trmii ltrti covrgt, si può dimostrr ch s s, ch forisc u stim dll rror ch si commtt prddo com vlor pprossimto di s l somm -sim s. ESEMPIO Dt l sri ( ), dopo vr vrificto ch ss covrg pr il critrio di Libiz, clcol! l rror δ ch si commtt s si sostituisc ll somm s l somm przil s 0. Risult: ) ) lim lim 0! Pr cui l sri ( ) covrg.! Pr quto rigurd l rror si h s s! Sri umrich 58
9 Robrto Mi ASSOLUTA CONVERGENZA E SEMPLICE CONVERGENZA U sri si dic ssolutmt covrgt s è covrgt l sri è covrgt, mtr divrg l sri covrgt. Sussist il sgut TEOREMA ssolutmt covrgt covrgt, llor l sri. S, ivc, si dic smplicmt Il vicvrs di qust proposizio o vl. Iftti l sri rmoic sgi ltri covrgt, m o ssolutmt covrgt (è quidi smplicmt covrgt). ( ) è ULTERIORI SERIE A TERMINI POSITIVI Sio b du umri rli P() Q() du poliomi. Voglimo studir il crttr dll sri trmii positivi P( ). Q( ) b. Suppodo 0, b 0, distiguimo divrsi csi:. P( ) 0, Q( ) 0 b P( ) P( ) Q( ) Q( ) Q( ) P( ) ch covrg s solo s Q( ) P( ) b. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) P( ) P( ) Q( ) ch divrg b b c. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) b ch covrg s solo s Q( ) Q( ) Q( ) Q( ) Sri umrich 59
10 Robrto Mi d. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) ch divrg b b Q( ). Suppodo 0, b 0, distiguimo divrsi csi:. P( ) 0, Q( ) 0 b P( ) P( ) Q( ) Q( ) Q( ) P( ) ch covrg s solo s Q( ) P( ) b. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) P( ) P( ) Q( ) ch divrg b b c. P( ) 0, Q( ) 0 b P( ) P( ) Q( ) Q( ) Q( ) P( ) ch covrg s solo s Q( ) P( ) d. P( ) 0, Q( ) 0 b b P( ) P( ) ch covrg s solo s P( ) Q( ) P( ) 3. Suppodo 0, b 0, distiguimo divrsi csi:. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) P( ) Q( ) Q( ) Q( ) P( ) ch covrg s solo s Q( ) P( ) b. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) P( ) Q( ) Q( ) ch divrg, ssdo P( ) Q( ) 0 Sri umrich 60
11 Robrto Mi c. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) ch covrg s solo s Q( ) Q( ) Q( ) Q( ) d. P( ) 0, Q( ) 0 P( ) Q( ) Q( ) Q( ) ch divrg, ssdo Q( ) 0 4. Suppodo 0, b 0, si h: P( ) ch covrg s solo s Q( ) P( ) Q( ) Q( ) P( ) Sri umrich 6
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