Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 02:02

Buonasera, sto studiando le serie di funzioni e ho un po' di problemi a capire come funzionano.

$\sum_{n=1}^infty (log(1+x^n))/(1+x^(2n))$ con $x>$ $-1$

Mi chiede di determinare l'insieme di convergenza puntuale.

Non so come procedere perché per sapere se una serie converge puntualmente devo studiare il limite della somma. Ora, non ho idea di come trovare la somma dunque potrei utilizzare i criteri per le serie numeriche normali, tipo radice, rapporto etc o devo risolverla in un altro modo? Potrei anche trovare la convergenza totale e se essa fosse verificata implicherebbe quella puntuale, ma non mi darebbe un intervallo di convergenza.
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 02:29

Ho provato così, ma ho paura di aver scritto troppe stupidate :

$1/n(log(1+x^n)/(1/n+(x^n)^2))$ $=$ (con $n->infty$ ) $1/n(log(1+x^n)/x^(2n))$ $<$ $1/n((1+x^n)/(x^n)^2)$ $=$ $1/n(1/x^(2n)+1/x^n)$ $=$ $1/n((1/x^2)^n+(1/x)^n)$ che è la somma di una serie geometrica
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda pilloeffe » 15/09/2019, 03:06

Ciao vivi96,

No, non ci sei... :wink:
Comincerei con l'osservare che la serie proposta converge a $0 $ per $x = 0 $ mentre non converge per $x = 1 $.
vivi96 ha scritto: [...] dunque potrei utilizzare i criteri per le serie numeriche normali, tipo radice, rapporto etc [...]

Certo... Attenzione però che la serie proposta non è sempre a termini positivi (lo è per $x > 0 $, ma non per $- 1 < x < 0 $), per cui se per esempio applichi il criterio del rapporto dovrai usare il valore assoluto:

$\lim_{n \to +\infty} |(a_{n + 1}(x))/(a_n(x))| $

Osserverei poi che $\AA t > - 1 $ si ha $ log(1 + t) <= t $ ove nel caso in esame $t := x^n $.
Quanto al resto puoi dare un'occhiata ad esempio qui.
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 11:29

Usare il valore assoluto non altera nulla? Troverei, in questo modo, la convergenza assoluta che implica la puntuale? Posso sempre applicare il modulo per trovare una serie positiva?
Provo a rifarlo
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda gugo82 » 15/09/2019, 11:42

Come già noti da sola, il modulo consente di studiare la convergenza assoluta (che implica quella semplice).

Se non vuoi questa restrizione, puoi osservare che la serie assegnata è a termini non negativi per $x>=0$ ed è a segni alterni per $-1<x<0$ (perché?); quindi quando $x >=0$ puoi fare tutte le schifezze che vuoi, mentre per $-1<x<0$ devi stare più attenta (e puoi pensare sia di studiare la convergenza assoluta, sia di sfruttare il Criterio di Leibniz).
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 11:48

Come fai ad osservare che non è sempre a termini positivi? perchè se pongo la successione maggiore di zero , per il nominatore mi viene $x^n>$ $-1$ cioè $x>(-1)^n$ $uu$ al denominatore $x^(2n)>$ $-1/n$ cioè $x>(-1/n)^(1/2n)$
Quindi $f_n(x)>0$ se $x>$ $(-1/n)^(1/(2n))$


Allora poi posso procedere applicando il modulo per applicare il criterio del rapporto in tutto l'intervallo.
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda gugo82 » 15/09/2019, 11:52

Per favore, risolvi bene le disequazioni…

Ma qui non servono neanche calcoli; basta un po’ di osservazione e la conoscenza delle proprietà elementari (i.e., quelle che si insegnano alle scuole medie) delle potenze.
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 12:13

Ok scusa, devo studiare solo il segno di $x^n$ che oscilla tra valori positivi e negativi al variare di $n$ se $-1<$ $x<$ $0$

Applicando il teorema del rapporto mi viene $lim_(n-> infty) 1/x^2|(nlog(1+x^(n+1)))/(log(1+x^n)(n+1))|$ che per n che tende ad infinito, la funzione dentro al modulo va a 1 e quindi il risultato finale mi verrebbe $1/x^2$ . Dopodiche dovrei porlo minore di uno e trovare l'intervallo delle x che mi verificano quella disuguaglianza. Potrebbe avere senso come risultato?
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda gugo82 » 15/09/2019, 12:36

Scusa, ma questi $1/n$ da dove saltano fuori?
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Re: Serie di funzioni con logaritmo.

Messaggioda vivi96 » 15/09/2019, 12:40

$1/x^2<1$ se $x>1$ quindi per $x=0$ e $x>1$ converge.
Ora però non posso dire che non converga in $(-1,0)$ ed applicando il criterio di Leibniz, applicando la maggiorazione di $log(1+x^n)<x^n$ dimostro che :
$\sum_{n=1}^infty log(1+x^n)/(1+nx^(2n))$ $<$ $=$ $\sum_{n=1}^infty x^n/(1+nx^(2n))$ $=$ $\sum_{n=1}^infty (-1)^nx/(1+nx^(2n))$ e dato che $x/(1+nx^(2n))$ è non crescente e infinitesima posso dire che la serie di partenza converge anche per le x in $(-1,0)$

sbaglio?
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