Math Problem Statement

La siguiente serie es convergente: sumatorio desde n igual 3 hasta infinito de fracción numerador n al cuadrado espacio entre denominador e elevado a n dividido por 6 fin elevado fin fracción Una forma para determinar su convergencia es aplicar el criterio de la integral. Después de aplicar el criterio de la integral, la integral impropia correspondiente converge a: Respuesta

Solution

Para analizar la convergencia de la serie

n=3n2en/6\sum_{n=3}^{\infty} \frac{n^2}{e^{n/6}}

usaremos el criterio de la integral. Este criterio establece que si f(n)f(n) es una función continua, positiva y decreciente para n3n \geq 3 y queremos ver si

n=3f(n)\sum_{n=3}^{\infty} f(n)

es convergente, podemos estudiar la convergencia de la integral impropia

3f(x)dx\int_{3}^{\infty} f(x) \, dx

En este caso, consideramos la función

f(x)=x2ex/6f(x) = \frac{x^2}{e^{x/6}}

Entonces, evaluamos la integral:

3x2ex/6dx\int_{3}^{\infty} \frac{x^2}{e^{x/6}} \, dx

Para resolver esta integral, hacemos el cambio de variable u=x6u = \frac{x}{6}, de manera que x=6ux = 6u y dx=6dudx = 6 \, du.

Con este cambio, la integral se transforma en:

(6u)2eu6du=216u2eudu\int \frac{(6u)^2}{e^u} \cdot 6 \, du = 216 \int \frac{u^2}{e^u} \, du

La integral u2eudu\int \frac{u^2}{e^u} \, du es conocida y converge. Por lo tanto, la integral original converge.

Respuesta: La integral impropia correspondiente converge.

¿Quieres una explicación más detallada o tienes alguna pregunta?


  1. ¿Qué es el criterio de la integral para series?
  2. ¿Cómo se realiza el cambio de variable en integrales impropias?
  3. ¿Por qué es útil el criterio de la integral en series infinitas?
  4. ¿Qué otros criterios existen para determinar la convergencia de series?
  5. ¿Cómo se evalúan integrales impropias con términos exponenciales?

Tip: El cambio de variable es una técnica poderosa para simplificar integrales complejas.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Series Convergence
Improper Integrals
Integral Test for Series Convergence
Exponential Functions

Formulas

\( \sum_{n=3}^{\infty} \frac{n^2}{e^{n/6}} \)
\( \int_{3}^{\infty} \frac{x^2}{e^{x/6}} \, dx \)
Variable substitution \( u = \frac{x}{6} \)

Theorems

Integral Test for Convergence of Series

Suitable Grade Level

Grades 11-12 or College Level