قاعده ادغام در سری

آخرین ویرایش: 14 خرداد 1404
دسته‌بندی: سری های ریاضی
امتیاز:

یادآوری

خیلی خوش اومدی به یه گوشه کوچیکی از دنیای بزرگ ما! 

برای دسترسی رایگان به ۱۲۶,۰۰۰ محتوای آموزشی در این سایت، فقط این ۳ تا قدم ساده رو بردار و از این اقیانوس عظیم اطلاعات لذت ببر 

 

قدم اول) یه لحظه وقت بذار و رایگان تو سایت ثبت‌نام کن، کلی چیزای خوب منتظرته، پس معطل نکن  

قدم دوم) یه سر به پیج اینستاگراممون بزن و فالو کن! اسم و فامیلِ شریفتو که باهاش تو سایت ثبت نام کردی رو تویه دایرکت برامون بفرست، منتظرت هستیم  

قدم سوم) کار تمومه، حداکثر ۱۲ ساعت دیگه، می‌تونی به کل محتوای سایت دسترسی داشته باشی، پس آماده باش!   

ما به قولمون پایبندیم!   

اگه به هر دلیلی محتوایی که قول دادیم برات فعال نشد، راحت باش! می‌تونی خیلی ساده ما رو آنفالو کنی، بدون هیچ دردسری   

بیا با هم یه جامعه‌ی بزرگ ریاضی بسازیم! توی یه بستر اجتماعی، عدالت آموزشی رو گسترش بدیم و دست دانش‌آموزای کم‌بضاعت رو بگیریم. با هم تأثیرگذار باشیم! 

قضیه

قاعده ادغام در سری (قاعده تلسکوپی)

اگر f تابعی بر مجموعه اعداد طبیعی باشد، داریم:

k=1nfkfk+1=f1fn+1

 

اثبات

Sn=k=1nfkfk+1

Sn=f1f2+f2f3+f3f4+...+fnfn+1

Sn=f1fn+1

رابطه فوق، قاعده مهمی است که در تعیین همگرایی بعضی از سری ها به کار می‌رود.

تذکر

S=limn+Sn=limn+f1fn+1=f1limn+fn+1

تمرین

با استفاده از قاعده ادغام، همگرایی سری زیر را بررسی کنید.

k=1n14k14k+1

یادآوری می‌کنیم که:


k=1nfkfk+1=f1fn+1


بنابه قاعده ادغام با فرض زیر داریم:

fk=14k


Sn=k=1n14k14k+1

Sn=f1fn+1    ;    fk=14k

Sn=1414n+1

limn+Sn=limn+1414n+1

limn+Sn=141


limn+Sn=140limn+Sn=14S=14


اين سری به عدد 14 همگراست.

n=11n+2n+3

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده‌تر تجزيه می‌کنيم:

1n+2n+3=An+2+Bn+3

1n+2n+3=An+3+Bn+2n+2n+3


1n+2n+3=A+Bn+3A+2Bn+2n+3   ;A+B=03A+2B=1  A=1B=1


1n+2n+3=1n+21n+3


k=11n+2n+3=n=11n+21n+3


S=k=1+f1nf1n+1    ;    1

S=f1limn+fn+1


S=13limn+1n+3S=13


1: بنا به قاعده ادغام و با فرض زیر، داریم:

fn=1n+2


S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1


اين سری به عدد 13 همگراست. 

n=1logn2+2nn+12

logn2+2nn+12=lognn+2n+12

logn2+2nn+12=lognn+1×n+2n+1


logn2+2nn+12=lognn+1+logn+2n+1

logn2+2nn+12=lognn+1logn+1n+2


n=1+logn2+2nn+12=k=1+lognn+1logn+1n+2


S=k=1+f1nf1n+1    ;    1

S=f1limn+fn+1


S=log12limn+logn+1n+2S=log12log1S=log12


1: بنا به قاعده ادغام و با فرض fn=lognn+1 می‌توان نوشت:

S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1


اين سری به عدد log12 همگراست. 

k=11kk+2

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده ‌تر تجزيه می‌کنيم:

1kk+2=Ak+Bk+21kk+2=Ak+2+Bkkk+2


1kk+2=kA+B+2Akk+2  ;   A=12B=12


1kk+2= 12k+ 12k+2


1kk+2=121k1k+2

k=1+1kk+2=12k=1+1k1k+2


k=1+1kk+2=12k=1+1k1k+1+1k+11k+2


k=1+1kk+2=12k=1+1k1k+1+12k=1n1k+11k+2


k=1+1kk+2=12k=1+f1kf1k+1+12k=1+f2kf2k+1     ;    Ι


S=12f11limk+f1k+1+12f21limk+f2k+1


S=121limk+1k+1+1212limk+1k+2


S=1210+12120S=34


این سری به عدد فوق همگرا است.


: Ι بنا به قاعده ادغام و با فرض زیر داریم:


f1k=1k  ,  f2k=1k+1


S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1

k=1+2k+4k+6

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده ‌تر تجزيه می‌کنيم:


2k+4k+6=Ak+4+Bk+6

2k+4k+6=Ak+6+Bk+4k+4k+6


2k+4k+6=A+BK+6A+4Bk+4k+6    ;   A+B=06A+4B=2A=1B=1


2k+4k+6=1k+41k+6


k=1+2k+4k+6=k=1+1k+41k+6


k=1+2k+4k+6=k=1+1k+41k+5+1k+51k+6


k=1+2k+4k+6=k=1+1k+41k+5+k=1+1k+51k+6   ;   Ι


S=f11limk+f1k+1+f21limn+f2k+1


S=15limk+1k+5+16limk+1k+6


S=15+16S=1130


این سری به عدد فوق همگرا است.


: Ι بنا به قاعده ادغام و با فرض زیر داریم:


f1k=1k+4  ,  f2k=1k+5


S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1

k=11kk+3

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده ‌تر تجزيه می‌کنيم:


1kk+3=Ak+Bk+3

1kk+3= 13k+ 13k+3    ;    A=13B=13

1kk+3=131k1k+3


k=1+1kk+3=13k=1+1k1k+3


k=1+1kk+3=13k=1+1k1k+1+1k+11k+2+1k+21k+3


k=1+1kk+3=13k=1+1k1k+1+k=1+1k+11k+2+k=1+1k+21k+3    ;    Ι


S=13f11limk+f1k+1+13f21limn+f2k+1+13f31limn+f3k+1


S=131limk+1k+1+12limk+1k+2+13limk+1k+3


S=131+12+13S=1118


این سری به عدد فوق همگرا است.


: Ι بنا به قاعده ادغام و با فرض زیر داریم:


f1k=1k  ,  f2k=1k+1  ,  f3k=1k+2


S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1

k=1+ sin1k+1k+2 cos1k+1.cos1k+2

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده ‌تر تجزيه می‌کنيم:


1k+1k+2=1k+11k+2


sin1k+1k+2=sin1k+11k+2


sin1k+1k+2=sin1k+1.cos1k+2cos1k+1.sin1k+2


 sin1k+1k+2 cos1k+1.cos1k+2= sin1k+1.cos1k+2cos1k+1.sin1k+2 cos1k+1.cos1k+2


k=1+ sin1k+1k+2 cos1k+1.cos1k+2=k=1+ sin1k+1.cos1k+2cos1k+1.sin1k+2 cos1k+1.cos1k+2


k=1+ sin1k+1k+2 cos1k+1.cos1k+2=k=1+tan1k+1tan1k+2    ;   Ι


S=f1limk+fk+1S=tan12limk+tan1k+2


S=tan12tan0S=tan12


این سری به عدد فوق همگرا است.


: Ι بنا به قاعده ادغام و با فرض زیر داریم:


fk=1k+1


S=n=1+fnfn+1=f1limn+fn+1


یادآوری)

sinab=sina.cosbcosa.sinb

k=1n14k21

ابتدا کسر را به حاصل جمع دو کسر ساده ‌تر تجزيه می‌کنيم:


14k21=12k12k+1


14k21=A2k1+B2k+1    ;    A=12B=12


14k21=1212k112k+1


k=1n14k21=12k=1n12k112k+1    ;    fk=12k1


S=12f1limn+fn+1


S=121211limn+12n+11


S=1210S=12

n=11n+1+n

=n=11n+1+n×n+1nn+1n


=n=1n+1n=n=1nn+1


=f1limn+fn+1=1limn+n+1

=1+limn+n+1    ;    n+

=+

n=1Lnnn+1

=n=1+LnnLnn+1    ;    fn=Lnn


=f1limn+fn+1=Ln1limn+Lnn+1


=limn+Lnn+1=0+=


سری فوق واگرا است.

n=155n+25n+7

=n=1+15n+215n+7    ;    fn=15n+2


=f1limn+fn+1=17limn+15n+7=17

i=1n2i+1i2i+12

=i=1ni+12i2i2i+12

=i=1n1i21i+12    ;    fi=1i2


=f1fn+1=11n+12

k=12k+3k2+2kk2+4k+3

=k=1+2k+3k+121k+221


=k=1+1k+1211k+221    ;    fk=1k+121


=f1limn+fk+1=13limn+1k+221=13

12×5+15×8+18×11+...

=n=1+13n13n+2

=n=1+133n1133n+2


=13n=1+13n113n+2     ;    fn=13n1


=13f1limn+fn+1=1312limn+13n+2=16

11+2+11+2+3+...+11+2+...+n+...

=222+1+233+1+244+1+...+2nn+1+...


=n=2+2nn+1=2n=21nn+1

=2n=21n1n+1    ;    fn=1n

=2f2limn+fn+1


=212limn+1n+1=1

k=2log11k2

=k=2+logk21k2=k=2+logk1k.k+1k


=k=2+logk1k+k=2+logk+1k


=k=2+logk1logk+k=2+logk+1logk


=k=2+logk1logkk=2+logklogk+1    ;    f1k=logk1f2k=logk


=f12limk+f1k+1f22limk+f2k+1


=log1limk+logklog2limk+log2k+1


=limk+logklog2+limk+log2k+1


=log2+limk+log2k+1limk+logk


=log2+limk+logk+1k=log2+limk+log1


=log2+0=log2

n=1n1n!

n=1n1n!


=n=11n1!1n!   ;    fn=1n1!


=f1limn+fn+1=10!limn+1n!


=110=1

دریافت مثال

نکته

همگرایی سری k=11kk+m را بررسی و فرمول کلی برای یافتن عدد همگرا تعیین می‌کنیم.

1kk+m=Ak+Bk+m

1kk+m=1mk+1mk+m   ;   A=1mB=1m

1kk+m=1m1k1k+m

k=1+1kk+m=k=1+1m1k1k+m

k=1+1kk+m=1mk=1+1k1k+m

S=1mk=1+1k1k+1+1k+11k+2+...+1k+m11k+m

S=1m1limn+1k+1+12limn+1k+2+...+1mlimn+1n+m

S=1m1+12+13+...+1m

k=11kk+m=1m1+12+13+...+1m

تمرین

همگرایی سری زیر را محاسبه کنید.

k=11k2+3k

k=11k2+3k=k=11kk+3     ;    m=3

=131+12+13=136+3+26=1118

دریافت مثال

نکته

همگرایی سری k=11kk+1...k+m را بررسی و فرمول کلی برای یافتن عدد همگرا تعیین می‌کنیم.

1kk+1k+2...k+m=Akk+1...k+m1+Bk+1k+2...k+m   ;  A=1mB=1m

1kk+1k+2...k+m=1m1kk+1...k+m11k+1k+2...k+m

k=1+1kk+1k+2...k+m=1mk=1+1kk+1...k+m11k+1k+2...k+m

S=1mk=1+fkfk+1     ;    fk=1kk+1...k+m1

S=1mf1limk+fk+1

S=1m11×2×3×...×mlimk+1k+1k+2...k+m

S=1m1m!limk+1k+1k+2...k+m

S=1m1m!k=11kk+1...k+m=1m.1m!

تمرین

همگرایی سری زیر را محاسبه کنید.

k=11kk+1k+2k+3

k=11kk+1k+2k+3=13.13!    ;    m=3


=13×16=118

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

قاعده ادغام در سری

4,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید