Carattere di una serie con coseno a denominatore

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#61946
avt
udar
Punto

Ciao a tutti. Ho svolto un esercizio relativo al determinare il carattere di una serie in cui compare un coseno al denominatore, vorrei chiedervi un parere se secondo voi è corretto.

Σ_(i = 1)^(∞)(1)/(2+cos(3n))

Generalmente, con un coseno nella serie, tenderei ad utilizzare lo sviluppo di Taylor ma in questo caso non posso perché l'argomento del coseno (3n) non tende a zero per n che va ad infinito.

A questo punto, il mio ragionamento si basa sul fatto che cos(3n), ed in generale il coseno, è compreso tra [−1, 1], dunque il mio denominatore vale [1, 3].

In altre parole, la serie è compresa tra

Σ_(i = 1)^(∞)(1)/(3) ≤ Σ_(i = 1)^(∞)(1)/(2+cos(3n)) ≤ Σ_(i = 1)^(∞)1

Ora siccome entrambe le due serie divergono a più infinito (questo è il passaggio che non so come dimostrare a livello formale), per il teorema del confronto (carabinieri) allora anche la mia serie diverge.

Come sono andato?

#61948
avt
Amministratore

Ciao Udar, questa domanda NON conta come Topic a pagamento. Perché non devo fare altro che dirti: molto bene, bravo! emt

Non preoccuparti per il passaggio finale, perché è la parte più semplice. Solo non devi complicarti la vita... emt

Ti basta osservare che hai minorato la serie con una serie

Σ_(n = 0)^(+∞)(1)/(3)

che è somma di un'infinità di termini positivi, tutti uguali tra loro. Stai sommando infinite volte lo stesso numero, la serie diverge necessariamente a infinito.

Non basta? Vuoi una dimostrazione rigorosa di questo fatto? emt

Hai una serie Σ_(n = 0)^(+∞)(1)/(3) il cui termine generale non tende a zero per n → +∞, infatti

lim_(n → +∞)(1)/(3) = (1)/(3) (successione costante)

dunque essa non soddisfa la condizione di Cauchy necessaria per la convergenza. Dunque la serie non converge: o diverge, o oscilla.

Dato che si tratta di una serie a termini positivi non può oscillare. Concludiamo che diverge positivamente

Σ_(n = 0)^(+∞)(1)/(3) = +∞

Ringraziano: Galois, CarFaby
#61955
avt
udar
Punto

Perfetto, grazie.

Giusto per vedere se ho capito bene, se invece a numeratore avessi avuto qualcosa del tipo

Σ_(i = 1)^(∞)((1)/(n^2))/(2+cos(3n))

mi sarei trovato in un caso diverso dove questa volta il confronto era con due serie armoniche del tipo

Σ_(i = 1)^(∞)(1)/([1,3]n^2)

che invece, al contrario, portavano a convergenza. Dimmi che ci ho preso. emt

#61960
avt
Omega
Amministratore

In un caso del genere, certamente: puoi usare il criterio del confronto per le serie e concludere che la serie converge.

Occhio però, la notazione che hai scelto non va bene!

Puoi maggiorare la serie con

Σ_(i = 1)^(∞)((1)/(n^2))/(2+cos(3n)) ≤ Σ_(i = 1)^(∞)(1)/(n^2)

che è la serie armonica generalizzata, convergente.

Ringraziano: udar
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