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Aufgabe: ∑ k/x^k =1 auflösen k strebt gegen Unendlich


Problem/Ansatz:

 \( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{x^k}}} \) =1

Mein Ansatz:

Ich schreibe mir die Folge für x=10 auf

K=1

0,1

K=2

0,12

Das sehe ich jetzt schon, das wird unübersichtlich, also

K=2

0,11 +

0,01

K=3

0,111+

0.011+

0,001

K=4

0,1111+

0,0111+

0.0011+

O, 0001

Jetzt überspringe ich einige k

K=10

0.1111111111+

0,0111111111+

0,0011111111+usw

\( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{10^k}}} \) =\( \frac{10}{9*9} \)

Die Einsen hätte ich ja auch für jedes andere x geschrieben, also folgt für x=5

\( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{5^k}}} \) =\( \frac{5}{4*4} \)

für x also

 \( \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{x^k}}} \) =\( \frac{x}{(x-1)*(x-1)} \) =1

\( x^{2} \) -3x+1=0

x₁=\( \frac{3+\sqrt{5}}{2} \)

x₂=\( \frac{3-\sqrt{5}}{2} \)

Wie ist es möglich, dass es bei einer Summe zwei Lösungen Gibt ?

Habe ich etwas falsch gemacht?

Avatar von 11 k

Wo hast du denn diese seltsame Aufgabe her? Der Limes ist irgendwie nicht zu interpretieren. Lassen wir ihn weg, dann haben wir etwa für

$$x=10:\quad \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{10^k}}} = \dfrac{10}{\left(10-1\right)^2}$$ und für $$x=5:\quad \sum\limits_{k=1}^{\infty}{\frac{k}{{5^k}}} = \dfrac{5}{\left(5-1\right)^2}$$ Damit ist aber gar nicht gesagt, für welche x die Reihe überhaupt konvergiert.

Danke für den Hinweis.

Ich habe versucht zu zeigen, dass die Summe für x=10 und x=5 aber auch für x= 2 ( = 2) konvergiert.

Ist es ein Fehler, dass ich diese Ergebnisse verallgemeinert habe, für x=3 (3/4) konvergiert sie, mein x₁ liegt zwischen 2 und 3, sollte die Summe da etwa nicht konvertieren? Bei x₂ könnte das der Fall sein, doch warum ist es so?

Die seltsame Aufgabe habe ich mir ausgedacht. Das überflüssige Limeszeichen habe ich entfernt.

Danke, x₂<1 d.h die Folge strebt gegen Unendlich, x₂>1 also konvergiert die Folge.

Hast du das gemeint?

2 Antworten

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Die Summanden lassen sich schreiben als k*x-k , und das ist die Ableitung von \( \frac{k}{-k+1} x^{-k+1}\)= \(-1\cdot x^{-k+1}\) +\( \frac{1}{-k+1} x^{-k+1}\).

Wenn du es schaffst, die Summe von \(-1\cdot x^{-k+1}\) +\( \frac{1}{-k+1} x^{-k+1}\) zu bilden, kannst du diese ableiten.

Avatar von 55 k 🚀

Das habe ich raus, k*x-k

doch, das hast du ja schon beschrieben.

Doch wie geht es weiter ?

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Wolframalpha liefert nur die positive Lösung.

Für x_2 divergiert die Summe.

Die Summe divergiert für x-Werte zwischen-1 und +1.

Avatar von 47 k

Richtig, das hatte ich vergessen zu überprüfen.

Danke

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