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Cálculo volumen 2

Conceptos clave

Cálculo volumen 2Conceptos clave

Conceptos clave

5.1 Secuencias

  • Para determinar la convergencia de una secuencia dada por una fórmula explícita an=f(n),an=f(n), utilizamos las propiedades de los límites de las funciones.
  • Si {an}{an} y {bn}{bn} son secuencias convergentes que convergen a AA y B,B, respectivamente, y cc es un número real cualquiera, entonces la secuencia {can}{can} converge a c.A,c.A, las secuencias {an±bn}{an±bn} convergen a A±B,A±B, la secuencia {an.bn}{an.bn} converge a A.B,A.B, y la secuencia {an/bn}{an/bn} converge a A/B,A/B, siempre que B≠0.B≠0.
  • Si una secuencia está delimitada y monótona, entonces converge, pero no todas las secuencias convergentes son monótonas.
  • Si una secuencia está delimitada, diverge, pero no todas las secuencias divergentes no están delimitadas.
  • La secuencia geométrica {rn}{rn} converge si y solo si |r|<1|r|<1 o r=1.r=1.

5.2 Serie infinita

  • Dada la serie infinita
    ∑n=1∞an=a1+a2 +a3+⋯∑n=1∞an=a1+a2 +a3+⋯

    y la correspondiente secuencia de sumas parciales {Sk}{Sk} donde
    Sk=∑n=1kan=a1+a2 +a3+⋯+ak,Sk=∑n=1kan=a1+a2 +a3+⋯+ak,

    la serie converge si y solo si la secuencia {Sk}{Sk} converge.
  • La serie geométrica ∑n=1∞arn–1∑n=1∞arn–1 converge si |r|<1|r|<1 y diverge si |r|≥1.|r|≥1. Para |r|<1,|r|<1,
    ∑n=1∞arn–1=a1−r.∑n=1∞arn–1=a1−r.
  • La serie armónica
    ∑n=1∞1n=1+12 +13+⋯∑n=1∞1n=1+12 +13+⋯

    diverge.
  • Una serie de la forma ∑n=1∞[bn−bn+1]=[b1−b2 ]+[b2 −b3]+[b3−b4]+⋯+[bn−bn+1]+⋯∑n=1∞[bn−bn+1]=[b1−b2 ]+[b2 −b3]+[b3−b4]+⋯+[bn−bn+1]+⋯
    es una serie telescópica. La k−ésimok−ésimo suma parcial de esta serie está dada por Sk=b1−bk+1.Sk=b1−bk+1. La serie convergerá si y solo si límk→∞bk+1límk→∞bk+1 existe. En ese caso,
    ∑n=1∞[bn−bn+1]=b1−límk→∞(bk+1).∑n=1∞[bn−bn+1]=b1−límk→∞(bk+1).

5.3 Las pruebas de divergencia e integral

  • Si límn→∞an≠0,límn→∞an≠0, entonces la serie ∑n=1∞an∑n=1∞an diverge.
  • Si límn→∞an=0,límn→∞an=0, la serie ∑n=1∞an∑n=1∞an puede converger o divergir.
  • Si ∑n=1∞an∑n=1∞an es una serie con términos positivos anan y ff es una función continua y decreciente tal que f(n)=anf(n)=an para todos los enteros positivos n,n, entonces
    ∑n=1∞any∫1∞f(x)dx∑n=1∞any∫1∞f(x)dx

    ambas convergen o ambas divergen. Además, si ∑n=1∞an∑n=1∞an converge, entonces la enésimoenésimo aproximación de la suma parcial SNSN es precisa a un error RNRN donde ∫N+1∞f(x)dx<RN<∫N∞f(x)dx.∫N+1∞f(x)dx<RN<∫N∞f(x)dx.
  • La serie p ∑n=1∞1/np∑n=1∞1/np converge si p>1p>1 y diverge si p≤1.p≤1.

5.4 Pruebas de comparación

  • Las pruebas de comparación se utilizan para determinar la convergencia o divergencia de series con términos positivos.
  • Al utilizar las pruebas de comparación, una serie ∑n=1∞an∑n=1∞an se compara a menudo con una serie geométrica o p.

5.5 Series alternadas

  • Para una serie alternada ∑n=1∞(–1)n+1bn,∑n=1∞(–1)n+1bn, si bk+1≤bkbk+1≤bk para todo kk y bk→0bk→0 a medida que k→∞,k→∞, la serie alternada converge.
  • Si ∑n=1∞|an|∑n=1∞|an| converge, entonces ∑n=1∞an∑n=1∞an converge.

5.6 Criterios del cociente y la raíz

  • Para el criterio del cociente, consideramos
    ρ=límn→∞|an+1an|.ρ=límn→∞|an+1an|.

    Si ρ<1,ρ<1, la serie ∑n=1∞an∑n=1∞an converge absolutamente. Si los valores de ρ>1,ρ>1, la serie diverge. Si los valores de ρ=1,ρ=1, la prueba no proporciona ninguna información. Esta prueba es útil para las series cuyos términos implican factoriales.
  • Para el criterio de la raíz, consideramos
    ρ=límn→∞|an|n.ρ=límn→∞|an|n.

    Si ρ<1,ρ<1, la serie ∑n=1∞an∑n=1∞an converge absolutamente. Si los valores de ρ>1,ρ>1, la serie diverge. Si los valores de ρ=1,ρ=1, la prueba no proporciona ninguna información. El criterio de la raíz es útil para las series cuyos términos implican potencias.
  • Para una serie que es similar a una serie geométrica o una serie p,serie p, considere una de las pruebas de comparación.
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