Math Problem Statement

Исследуйте сходимость ряда

∑_(n=1)^∞▒〖〖(-1)〗^n*x^n/((n+1)*2^n )〗 в точках х=-2 и х=2

Solution

Для исследования сходимости данного ряда в точках x=2x = -2 и x=2x = 2 необходимо анализировать поведение его слагаемых при этих значениях xx.

Ряд имеет вид:

n=1(1)nxn(n+1)2n\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n x^n}{(n+1) 2^n}

1. Подставим x=2x = 2:

При x=2x = 2 выражение ряда примет вид:

n=1(1)n2n(n+1)2n=n=1(1)nn+1\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n 2^n}{(n+1) 2^n} = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n+1}

Это ряд, который представляет собой модификацию ряда n=1(1)nn\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n}, известного как альтернирующий ряд (ряд Лейбница). Рассмотрим его поведение:

  • Ряд n=1(1)nn\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n} сходится по критерию Лейбница (для убывающих членов с пределом 0).
  • В данном случае, поскольку каждый элемент (1)nn+1\frac{(-1)^n}{n+1} ведет себя аналогично элементам ряда Лейбница, этот ряд также сходится.

Таким образом, ряд сходится при x=2x = 2.

2. Подставим x=2x = -2:

При x=2x = -2 выражение ряда примет вид:

= \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n+1}$$ Этот ряд имеет вид: $$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n+1}$$ Это — **гармонический ряд**, сдвинутый на 1. Гармонический ряд известен тем, что он **расходится**. Таким образом, при $$x = -2$$ ряд расходится. ### Выводы: - При $$x = 2$$ ряд сходится. - При $$x = -2$$ ряд расходится. Если у вас есть дополнительные вопросы или вы хотите, чтобы я пояснил решение подробнее, сообщите! --- **Вопросы для дальнейшего изучения:** 1. Что такое критерий Лейбница для сходимости рядов? 2. Как исследовать сходимость степенного ряда с помощью радиуса сходимости? 3. Как определить сходимость ряда с помощью теста на абстракцию (например, тест Даламбера)? 4. В чем заключается отличие между сходящимися и расходящимися гармоническими рядами? 5. Какие дополнительные методы могут использоваться для тестирования сходимости рядов с переменными? **Совет:** Для более глубокого понимания сходимости рядов, всегда полезно сначала проверять общие признаки сходимости, такие как уменьшение абсолютных значений членов ряда и их предел.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Series Convergence
Alternating Series
Harmonic Series

Formulas

General term of the series: (-1)^n * x^n / ((n+1) * 2^n)
Leibniz Criterion for Alternating Series: If the absolute terms decrease monotonically and tend to zero, the series converges.

Theorems

Leibniz Criterion for Alternating Series
Divergence of the Harmonic Series

Suitable Grade Level

Undergraduate Mathematics