Serie Numeriche


Determinare per quali valori del parametro reale alfa le seguenti serie sono convergenti


sum (n^2 /(n^2 - 1))*alfa^n

Osserviamo preliminarmente che per alfa = 0, si ha la serie nulla che ovviamente è convergente con somma zero.
Osserviamo inoltre che il rapporto che compare a sinistra delle potenze di alfa è sempre diverso da zero, ergo possiamo applicare il criterio del rapporto. Si ha:


lim |(n+1)^2 * (n^2 -1)alfa^(n+1)| /|((n+1)^2 - 1)* n^2)*alfa^n|

Semplificando le potenze di alfa ed eliminando i valori assoluti dei termini di cui conosciamo il segno otteniamo:


lim |(n+1)^3 * (n-1)|*|alfa| /|(n+2)* n^3| = |alfa|

Quindi tale limite esiste sempre finito per ogni alfa reale e per il criterio del rapporto sappiamo che la serie data è assolutamente convergente se

|alfa|<1

Per alfa = 1 il criterio è inefficace ma il calcolo del limite porge


lim (n^2)/(n^2-1)= 1 + 1/(n^2-1)=1

e quindi non essendo infinitesimo, non risulta soddisfatta la condizione necessaria alla convergenza e per tanto la serie diverge.


Per alfa = -1 invece la serie data è a termini alterni e poiché non esiste


lim (n^2)(-1)^n/(n^2-1)= (1 + 1/(n^2-1))(-1)^n

ancora una volta, non essendo soddisfatta la condizione necessaria per la convergenza, la serie non converge.

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