Serie geometriche [era: vago tentativo...]
Inviato: 08 apr 2005, 20:51
vorrei esporre a pubblico più esperto un mio timido tentativo di generalizzazione (magari è radicalmente sbagliato, o magari è la cosa più scontata del mondo) delle serie del tipo $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{q^k} $ con q fisso naturale e diverso da 0.
(1) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{2^k}=\frac {2^{n+1}-1}{2^n} $
dimostriamo la (1) per induzione:
1) essa è sicuramente valida per $ n=0 $. Infatti $ \displaystyle\frac 1 {2^0}=1 $ e $ \displaystyle\frac {2^1-1}{2^0}=1 $
2) se essa è valida per ogni $ \displaystyle n $, allora è valida per $ \displaystyle n+1 $
(2) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n+1}\frac 1{2^k}=\frac {2^{n+2}-1}{2^{n+1}} $
$ \displaystyle\sum_{k=0}^{n+1}\frac 1{2^k}=\sum_{k=0}^{n}\frac 1{2^k}+\frac 1{2^{n+1}} $ da cui si ottiene facilmente la (2)
ora consideriamo il fatto che
$ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{3^k}=\frac {3^{n+1}-1}{2*3^n} $ e $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{4^k}=\frac {4^{n+1}-1}{3*4^n} $
dimostrabili in modo analogo alla (1).
La mia domanda è: si può allora generalizzare dicendo che (3) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{q^k}=\frac {q^{n+1}-1}{{(q-1)}{q^n}} $ ???
Il mio secondo dubbio è ancora più azzardato, poichè non ho ancora fatto l'analisi a scuola... Tuttavia mi sento abbastanza in grado di poter affermare che le suddette serie convergono. Così ho tentato di fare un calcolo in modo mooolto empirico del valore a cui tendono per $ \displaystyle n $ che tende a + infinito. La frazione $ \displaystyle\frac {q^{n+1}-1}{{(q-1)}{q^n}} $ è riscrivibile come $ \displaystyle {(q^{n+1}-1)}*\frac 1{{(q-1)}{q^n}} $ che applicando banalmente la proprietà distributiva risulta essere $ \displaystyle \frac q{q-1}-\frac 1 {{(q-1)}{q^n}} $. Ora, se $ n $ tende a + infinito, il secondo valore dell'espressione tende a 0. Così il valore a cui tende la (3) è $ \displaystyle\frac {q}{q-1} $. Demolite pure questa mia analisi senza riguardi...
(1) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{2^k}=\frac {2^{n+1}-1}{2^n} $
dimostriamo la (1) per induzione:
1) essa è sicuramente valida per $ n=0 $. Infatti $ \displaystyle\frac 1 {2^0}=1 $ e $ \displaystyle\frac {2^1-1}{2^0}=1 $
2) se essa è valida per ogni $ \displaystyle n $, allora è valida per $ \displaystyle n+1 $
(2) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n+1}\frac 1{2^k}=\frac {2^{n+2}-1}{2^{n+1}} $
$ \displaystyle\sum_{k=0}^{n+1}\frac 1{2^k}=\sum_{k=0}^{n}\frac 1{2^k}+\frac 1{2^{n+1}} $ da cui si ottiene facilmente la (2)
ora consideriamo il fatto che
$ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{3^k}=\frac {3^{n+1}-1}{2*3^n} $ e $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{4^k}=\frac {4^{n+1}-1}{3*4^n} $
dimostrabili in modo analogo alla (1).
La mia domanda è: si può allora generalizzare dicendo che (3) $ \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\frac 1{q^k}=\frac {q^{n+1}-1}{{(q-1)}{q^n}} $ ???
Il mio secondo dubbio è ancora più azzardato, poichè non ho ancora fatto l'analisi a scuola... Tuttavia mi sento abbastanza in grado di poter affermare che le suddette serie convergono. Così ho tentato di fare un calcolo in modo mooolto empirico del valore a cui tendono per $ \displaystyle n $ che tende a + infinito. La frazione $ \displaystyle\frac {q^{n+1}-1}{{(q-1)}{q^n}} $ è riscrivibile come $ \displaystyle {(q^{n+1}-1)}*\frac 1{{(q-1)}{q^n}} $ che applicando banalmente la proprietà distributiva risulta essere $ \displaystyle \frac q{q-1}-\frac 1 {{(q-1)}{q^n}} $. Ora, se $ n $ tende a + infinito, il secondo valore dell'espressione tende a 0. Così il valore a cui tende la (3) è $ \displaystyle\frac {q}{q-1} $. Demolite pure questa mia analisi senza riguardi...