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Aufgabe:

\( \left(\sum \limits_{k=1}^{n}(-1)^{k} \frac{8^{k}}{\left(\begin{array}{c}2 k \\ k\end{array}\right)}\right)_{n \in \mathbb{N}} \)


Problem/Ansatz:

Man soll in dieser Aufgabe die Reihe auf absolute Konvergenz untersuchen. Ich wollte mit dem Leibnizkriterium arbeiten, nur macht mir der Binomialkoeefizient etwas zu schaffen und ich weiß leider nicht wie man die Aufgabe löst.

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Die Summanden bilden keine Nullfolge. Man kann z.B. zeigen, dass \(4^k>\binom{2k}k\) ist.

Woher nimmmst du das 4k oder wie kommst du darauf?

Leider reicht leibnitz nicht. Das liefert dir nur eine Aussage über die konvergenz. Meiner Meinung nach hast du per Definition für 2k über k einen Bruch mit 2/k! Aber k! Wächst schneller als jede Exponentialfunktion auch als 8^K und dann kannst du mit dem Quotentienkrit. zeigen, dass sie absolut konvergiert

Was da steht ist Blödsinn. Du hast natürlich im Zähler dann k! Stehen und damit ist wie mein Vorredner bereits sagte, dass nicht mal eine Nullfolge

1 Antwort

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Aloha :)

Der binomische Lehrsatz lautet:$$(a+b)^n=\sum\limits_{i=0}^n\binom{n}{i}a^{n-i}b^i$$Speziell für \(a=1\) und \(b=1\) erhalten wir:$$2^n=(1+1)^n=\sum\limits_{i=0}^n\binom{n}{i}\cdot1^{n-i}\cdot1^i=\sum\limits_{i=0}^n\binom{n}{i}$$Für \(n=2k\) folgt daraus:$$2^{2k}=\sum\limits_{i=0}^{2k}\binom{2k}{i}=\binom{2k}{0}+\ldots+\binom{2k}{k-1}+\binom{2k}{k}+\binom{2k}{k+1}+\ldots\binom{2k}{2k}\ge\binom{2k}{k}$$In den Summanden ist der Term \(\binom{2k}{k}\) enthalten. Wenn wir alle anderen Summanden weglassen, erhalten wir die gezeigte Abschätzung. Wegen \(2^{2k}=(2^2)^k=4^k\) gilt also:$$\binom{2k}{k}\le 4^k\quad\text{für alle }k\in\mathbb N_0$$

Bilden wir die Kehrwerte, können wir folgende Abschätzung treffen:$$\frac{1}{\binom{2k}{k}}\ge\frac{1}{4^k}\quad\implies\quad a_k\coloneqq\frac{8^k}{\binom{2k}{k}}\ge\frac{8^k}{4^k}=\left(\frac84\right)^k=2^k\to\infty$$

Da also \((a_k)\) keine Nullfolge ist, divergiert \(\sum\limits_{k=1}^\infty(-1)^k\,a_k\).

Avatar von 152 k 🚀

Was hat Leibniz bei absoluter Konvergenz zu suchen?

Oops, habe "absolut" überlesen... Danke fürs Aufpassen!

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