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Appunti scientifiche |
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SERIE NUMERICHE
DEFINIZIONE
Considerando una successione di numeri naturali:
si definisce serie numerica la somma costruita con i numeri della successione:
(1)
calcolare una serie vuol dire trovare il valore di questa somma.
Una serie numerica può essere scritta nella forma (1) oppure in forma estesa:
Le due forme sono equivalenti.
I termini sono detti termini mentre è il termine generale della serie.
Pre dare significato all'espressione(1) cominciamo a sommare i termini che compaiono:
dove rappresenta la somma parziale n-esima. All'aumentare del valore di n, corrisponde un aumento dei termini che vengono sommati, e quindi considerando il limite dell' n-esima parziale per n che tende all'infinito si ha:
e si possono considerare tre casi:
il valore del limite S è determinato e finito. La serie è convergente ed il suo valore è S
il valore del limite è + . La serie è divergente
non è possibile determinare il valore del limite. La serie è indeterminata o oscillante
SERIE NOTE
SERIE DI MENGOLI
Sciviamo la serie informa tabellare
dobbiamo quindi determinare il carattere e il valore della serie.
Se non operiamo nessuna semplificazione il valore del limite della ridotta ennesima vale zero.
Per risolvere questa serie, e di conseguenza tutte le altre, dobbiamo cercare sempre di semplificare la serie o, al più, scriverla in un modo più semplice per poter operare opportune semplificazioni.
In questo caso:
,
,
la serie di Mengoli è convergente ed ha come somma L.
SERIE ARMONICA
In forma tabellare è:
la serie non può che essere divergente: calcolando a piacere alcune somme parziali si noterà come ogni somma parziale è maggiore della precedente.
SERIE GEOMETRICA
In forma estesa si ha:
per risolvere questa serie non applichiamo più la solita procedura ma dobbiamo operare facendo prima le seguenti considerazioni:
indichiamo con il primo termine della serie (nel nostro caso L)
q sarà la ragione della serie
il valore di sarà dato da (somma di una progressione geometrica finita avente per ragione q)
bisogna considerare allora il seguente limite:
dobbiamo quindi analizzare i vari casi in cui si può presentare :
il limite è uguale a zero
il limite è uguale a più infinito: la serie diverge positivamente
la serie è oscillante o indeterminata
pertanto la somma della serie geometrica è se la ragione q è in valore assoluto minore di uno.
SERIE ARMONICA GENERALIZZATA DI ORDINE
con ;
per =1 la serie diventa una serie armonica vista precedentemente;
per la serie diverge;
per la serie converge;
CRITERI DI DIVERGENZA
Da ta una serie a termini positivi calcoliamo:
se il valore del limite è uguale a zero non si può fare nessuna considerazione;
se il valore del limite è diverso da zero allora la serie diverge
CRITERI DI CONVERGENZA
NOME |
ENUNCIATO |
QUANDO UTILIZZARLO |
CRITERIO DEL RAPPORTO O D'ALEMBERT |
Data la serie a termini positivi
se esiste finito il limite
allora
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questo criterio va utilizzato quando in compaiono dei fattoriali |
CRITERIO DELLA RADICE |
Data la serie a termini positivi
Se esiste finito il limite
allora
|
questo criterio va utilizzato quando tutto è una potenza n-esima. |
CRITERIO DELL'INTEGRALE |
Data la serie a termini positivi:
con le seguenti ipotesi:
si consideri il seguente:
se l'integrale converge anche la serie converge; se l'integrale diverge anche la serie diverge. |
Questo criterio viene applicato quando l'integrale da risolvere è di facile risoluzione. |
PRIMO CRITERIO DEL CONFRONTO |
Per applicare questo criterio è necessario conoscere quando una serie è MINORANTE o MAGGIORANTE: considerando due serie a termini positivi: e se per ogni risulta
diremo che: è minorante della serie e, viceversa è maggiorante della serie solo adesso possiamo applicare il primo teorema del confronto: date due serie a termini positivi: e se per ogni risulta
allora:
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SECONDO CRITERIO DEL CONFRONTO o ASINTOTICO |
Date due serie a termini positivi: e si supponga che esiste il limite
se è convergente, tale limite deve esistere finito ; se è divergente, tale limite deve esistere non nullo (finito o infinito); Allora le due serie hanno lo stesso carattere. |
Questo criterio si applica quando i precedenti (.più semplici da applicare) non si possono applicare e quando si riesce a trovare una serie nota che si possa confrontare con la serie data. |
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