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ich bin ganz neu hier und versuche so gut es geht alles richtig zu machen!

Ich soll von folgender Reihe die Summe errechnen und bin wirklich am verzweifeln. Ich weiß, dass es sich hier um eine Potenzreihe handelt und ich glaube zu wissen, dass ich diese integrieren muss, um eine verwandte Reihe der geometrischen Reihe zu erhalten, um dann mit 1/1-x (oder einer Stammfunktion davon) den entsprechenden Grenzwert zu errechnen.


$$\sum \limits_{n=2}^{\infty}(n-1)*n*(1/3)^{n+1}=\sum \limits_{n=2}^{\infty}a_{n}*(1/3)^{n+1}$$


Ich hab nicht mal wirklich einen richtigen Ansatz. Bei uns im Skript steht dazu ein Satz. Habe auch schon versucht irgendwo eine ähnliche Aufgabe zu finden, leider ohne Erfolg. Für jeden Tipp und oder Stoß in die richtige Richtung bin ich dankbar.

Gruß,

mrks

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Aloha :)

Willkommen in der Mathelounge... \o/

Wir gehen von der geometrischen Reihe aus:$$S(x)\coloneqq\sum\limits_{n=0}^\infty x^n=\frac{1}{1-x}\quad;\quad|x|<1$$

Solange wir uns innerhalb des Konvergenzradius \(|x|<1\) der Reihe bewegen, ist die Ableitung der unendlichen Summe gleich der Summe der Ableitungen der einzelnen Summanden:$$S'(x)=\sum\limits_{n=0}^\infty n\cdot x^{n-1}=\sum\limits_{n=1}^\infty n\cdot x^{n-1}$$Weil wir nun schon geübt sind, leiten wir nochmal ab:$$S''(x)=\sum\limits_{n=1}^\infty n(n-1)\cdot x^{n-2}=\sum\limits_{n=2}^\infty n(n-1)\cdot x^{n-2}$$

Andererseits können wir auch den geschlossenen Ausdruck 2-mal ableiten:$$S''(x)=\left(\frac{1}{1-x}\right)''=\left(\frac{1}{(1-x)^2}\right)'=\frac{2}{(1-x)^3}$$Also gilt:$$\sum\limits_{n=2}^\infty n(n-1)\cdot x^{n-2}=\frac{2}{(1-x)^3}\quad;\quad|x|<1$$

Damit sind wir fertig:$$\sum\limits_{n=2}^\infty n(n-1)\left(\frac{1}{3}\right)^{n+1}\!\!\!\!=\frac{1}{3^3}\sum\limits_{n=2}^\infty n(n-1)\left(\frac{1}{3}\right)^{n-2}\!\!\!\!=\frac{1}{3^3}\cdot\frac{2}{\left(1-\frac{1}{3}\right)^3}=\frac{2}{(3-1)^3}=\frac{1}{4}$$

Avatar von 152 k 🚀

Wow,

Erleuchtung!

Auf soviel hatte ich nicht zu hoffen gewagt.

Vielen vielen Dank!

Gruß,

mrks

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