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Aufgabe:

Bestimmen Sie den Konvergenzbereich der Potenzreihe \( \sum \limits_{k=1}^{\infty} \frac{k^{4}}{3^{k}}(x+3)^{k} \)

Untersuchen Sie dazu auch die Randpunkte des Konvergenzbereichs.

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Aloha :)$$f(x)=\sum\limits_{k=1}^\infty a_k\cdot(x+3)^k\quad;\quad a_k=\frac{k^4}{3^k}$$Der Konvergenzradius der Potenzreihe ist:

$$r=\lim\limits_{k\to\infty}\left|\frac{a_k}{a_{k+1}}\right|=\lim\limits_{k\to\infty}\left(\frac{k^4}{3^k}\cdot\frac{3^{k+1}}{(k+1)^4}\right)=\lim\limits_{k\to\infty}\left(\frac{k^4}{(k+1)^4}\cdot\frac{3^{k+1}}{3^k}\right)$$$$\phantom{r}=3\lim\limits_{k\to\infty}\left(\frac{k}{k+1}\right)^4=3\lim\limits_{k\to\infty}\left(\frac{(k+1)-1}{k+1}\right)^4=3\lim\limits_{k\to\infty}\left(1-\frac{1}{k+1}\right)^4=3$$

Die Potenzreihe \(f(x)\) konvergiert also sicher für$$\left|x+3\right|<3\implies -3<x+3<3\implies-6<x<0\implies\underline{\underline{x\in(-6;0)}}$$

Auf Wunsch des Aufgabenstellers soll auch das Verhalten an den Randbereichen des Konvergenzbereichs untersucht werden.

$$f(0)=\sum\limits_{k=1}^\infty\frac{k^4}{3^k}\cdot(0+3)^k=\sum\limits_{k=1}^\infty k^4>\sum\limits_{k=1}^\infty1\to\infty$$$$f(-6)=\sum\limits_{k=1}^\infty\frac{k^4}{3^k}\cdot(-6+3)^k=\sum\limits_{k=1}^\infty(-1)^kk^4\to\infty\quad\text{weil \((k^4)\) keine Nullfolge ist}$$

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Verwende die Formel für den Konvergenzradius.

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Es ist hundertprozentig wahr Danke sehr! ❤️


Hast du auch villt eine Lösung oder einen Ansatz für Integrale den Flächeninhalt A ?
bis jetzt keine Hilfe von jemandem bekommen.


LG
Martin

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