×   HOME JAVA NETPLOT OCTAVE Traži ...
  matematika1
Suma reda s logaritmima     NIZOVI I REDOVI     Nužan uvjet konvergencije reda


Suma reda rastavljanjem na parcijalne razlomke

Izračunajte sume sljedećih redova:

a)
$ \displaystyle
\frac{1}{1\cdot4}+\frac{1}{4\cdot7}+\frac{1}{7\cdot10}+\frac{1}{10\cdot13}+\cdots$ ,

b)
$ \displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}
\left[\frac{n!-(n+2)!}{(n+3)!}\,(n+1)+\frac{n+1}{n+3}\right]$ .

Rješenje.

a)
Opći član zadanog reda možemo zapisati u obliku

$\displaystyle a_n=\frac{1}{c_n\cdot c_{n+1}},$

gdje je $ \{c_n\}$ aritmetički niz s općim članom $ c_n=3n-2$ . Rastavljanjem na parcijalne razlomke (vidi zadatak 6.10) slijedi

$\displaystyle a_n=\frac{1}{(3n-2)(3n+1)}=\frac{1}{3}\left(\frac{1}{3n-2}-\frac{1}{3n+1}\right),$

pa je $ k$ -ta parcijalna suma jednaka

$\displaystyle s_k$ $\displaystyle =\sum_{n=1}^k\frac{1}{3}\left(\frac{1}{3n-2}-\frac{1}{3n+1}\right)= \frac{1}{3}\sum_{n=1}^k\left(\frac{1}{3n-2}-\frac{1}{3n+1}\right)$    
  $\displaystyle =\frac{1}{3}\left[\left(1-\frac{1}{4}\right)+\left(\frac{1}{4}-\frac{1}{7}\right)+ \cdots +\left(\frac{1}{3k-5}-\frac{1}{3k-2}\right) \right.$    
  $\displaystyle \quad +\left. \left(\frac{1}{3k-2}-\frac{1}{3k+1}\right)\right]$    
  $\displaystyle =\frac{1}{3}\left(1-\frac{1}{3k+1}\right).$    

Prema [*] [M1, definicija 6.9], suma reda je

$\displaystyle s=\lim_{k\to\infty} s_k=\lim_{k\to\infty}\frac{1}{3}\left(1-\frac{1}{3k+1}\right)=\frac{1}{3}.$

b)
Opći član zadanog reda jednak je

$\displaystyle a_n$ $\displaystyle =\frac{n!-(n+2)!}{(n+3)!}\,(n+1)+\frac{n+1}{n+3} =\frac{n!-(n+2)(n+1)n!}{(n+3)(n+2)(n+1)n!}(\,n+1)+\frac{n+1}{n+3}$    
  $\displaystyle =\left[\frac{1}{(n+1)(n+2)(n+3)}-\frac{1}{n+3}\right](n+1)+\frac{n+1}{n+3}$    
  $\displaystyle =\frac{1}{(n+2)(n+3)}-\frac{n+1}{n+3}+\frac{n+1}{n+3}=\frac{1}{(n+2)(n+3)}.$    

Rastavljanjem dobivenog izraza na parcijalne razlomke (vidi zadatak 6.10) slijedi

$\displaystyle a_n=\frac{1}{n+2}-\frac{1}{n+3}.$    

Sada $ k$ -tu parcijalnu sumu reda možemo zapisati u obliku

$\displaystyle s_k=\sum_{n=1}^k\left(\frac{1}{n+2}-\frac{1}{n+3}\right)= \left(\...
...rac{1}{4}-\frac{1}{5}\right)+ \cdots +\left(\frac{1}{k+2}-\frac{1}{k+3}\right),$    

pa ukidanjem i primjenom [*] [M1, definicija 6.9], slijedi da je suma reda jednaka

$\displaystyle s=\lim_{k\to \infty}s_k=\lim_{k\to \infty}\left(\frac{1}{3}-\frac{1}{k+3}\right)=\frac{1}{3}.$    


Suma reda s logaritmima     NIZOVI I REDOVI     Nužan uvjet konvergencije reda