3. Unendliche Reihen und unendliche Produkte, Konvergenz, Divergenz und Grenzwerte3.1. Unendliche Reihen, Konvergenz, Divergenz und Grenzwerte unendlicher Reihen:Die Grenzwerte unendlicher Reihen lassen sich mithilfe der Funktion "sum(summand(n), n=k..infinity)" berechnen. Man beachte den Unterschied zwischen den Funktionen "sum()" und "Sum()". Wir betrachten die folgenden Beispiele:Sum(x^n, n=0..infinity); (unendliche geometrische Reihe)
Sum(63/(10^(4+2*n)), n=0..infinity);
Sum(1/(4*n^2-1), n=1..infinity);
Sum(1/n, n=1..infinity); (harmonische Reihe)
Sum(1/n^2, n=1..infinity);
Sum(1/n^4, n=1..infinity);
Sum(1/n^6, n=1..infinity);
Sum((-1)^(n-1)/n, n=1..infinity); (alternierende harmonische Reihe)
Sum((-1)^n/(2*n+1), n=0..infinity); (Leibnizsche Reihe)
Sum(1/(n*(n+1)), n=1..infinity);
Sum(n^2/2^n, n=1..infinity);
Sum(n^4/3^n, n=0..infinity);
Sum((n+4)/(n^2-3*n+1), n=0..infinity);
Sum(16/((4*n-3)*(16*n^2-1)), n=1..infinity);
Sum(x^n/n!, n=0..infinity); (Exponentialreihe)
Sum(binomial(alpha,n)*x^n, n=0..infinity); (Binomische Reihe)
Sum((-1)^n*x^(2*n+1)/(2*n+1)!, n=0..infinity); (Sinus-Reihe)
Sum((-1)^n*x^(2*n)/(2*n)!, n=0..infinity); (Cosinus-Reihe)
Sum((-1)^(n-1)/n*x^n, n=1..infinity); (Logarithmus-Reihe)Diese unendlichen Reihen besitzen der Reihe nach die folgenden Grenzwerte:sum(x^n, n=0..infinity); (unendliche geometrische Reihe)
sum(63/(10^(4+2*n)), n=0..infinity);
sum(1/(4*n^2-1), n=1..infinity);
sum(1/n, n=1..infinity); (harmonische Reihe)
sum(1/n^2, n=1..infinity);
sum(1/n^4, n=1..infinity);
sum(1/n^6, n=1..infinity);
sum((-1)^(n-1)/n, n=1..infinity); (alternierende harmonische Reihe)
sum((-1)^n/(2*n+1), n=0..infinity); (Leibnizsche Reihe)
sum(1/(n*(n+1)), n=1..infinity);
sum(n^2/2^n, n=1..infinity);
sum(n^4/3^n, n=0..infinity);
sum((n+4)/(n^2-3*n+1), n=0..infinity);
sum(16/((4*n-3)*(16*n^2-1)), n=1..infinity);
sum(x^n/n!, n=0..infinity); (Exponentialreihe)
sum(binomial(alpha,n)*x^n, n=0..infinity); (Binomische Reihe)
sum((-1)^n*x^(2*n+1)/(2*n+1)!, n=0..infinity); (Sinus-Reihe)
sum((-1)^n*x^(2*n)/(2*n)!, n=0..infinity); (Cosinus-Reihe)
sum((-1)^(n-1)/n*x^n, n=1..infinity); (Logarithmus-Reihe)Es gilt beispielsweise alsoSum(x^n, n=0..infinity)=sum(x^n, n=0..infinity); (unendliche geometrische Reihe)Aufgaben: Bestimme den Grenzwert der Reihen
a) a_n=n^2*x^n, n=1..infinity b) a_n=n^3*x^n, n=1..infinity c) a_n=n^(-1)*x^n, n=1..infinity d) a_n=1/n!, n=1..infinity e) a_n=n!/n^n, n=1..infinity f) a_n=1/n^n, n=1..infinity g) a_n=((n+5)/(3n-2))^(3n), n=1..infinity h) a_n=1/sqrt(n), n=1..infinity i) a_n=3/(2n(n+5)), n=1..infinity j) a_n=1/(3n-1), n=1..infinity k) a_n=1/(2(n+1)(n+3)), n=1..infinity l) a_n=(-1)^n*(n+5)/(n^2), n=2..infinity m) a_n=(-1)^n*(k^2)/(5^k), n=0..infinity n) a_n=10^n*(n^2)/(n!), n=0..infinity o) a_n=(-1)^(n+1)/2^n, n=0..infinity p) a_n=(-1)^n/sqrt(n), n=1..infinity q) a_n=(-1)^n/n^2, n=1..infinity r) a_n=(n/2)^n/n!, n=0..infinity s) a_n=(2n)!/(2n)^(2n+1), n=1..infinity t) a_n=2n^2/((n+1)3^n), n=0..infinity u) a_n=((2n+1)/(5n-1))^(3n-1), n=1..infinity v) a_n=(3n+5)/(2n^3+1), n=1..infinity w) a_n=1/(n(n+3)), n=1..infinity x) a_n=(n+sqrt(n))/(n^2-n), n=2..infinity
Untersuche die folgenden Reihen auf Konvergenz
y) a_n=(n^5+4*n^4+1)/(n^6+2*n^2+2), n=1..infinity
z) a_n=x^(2*n)/n!, n=1..infinity
\344) a_n=n^(n^2)/(n+1)^(n^2), n=1..infinity
\366) a_n=3^n/(ln(n))^n, n=2..infinity