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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
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Práctica 9 - Series

1. Escribir los primeros términos de cada una de estas series y calcular su suma:
c) \(\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right)\)

Respuesta

Primero escribamos los primeros términos de la serie: $\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right) = \left(\frac{5}{2^1} - \frac{2}{7^1}\right) + \left(\frac{5}{2^2} - \frac{2}{7^2}\right) + \left(\frac{5}{2^3} - \frac{2}{7^3}\right) + \cdots $ Nos quedaría así: $\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right) = \left(\frac{5}{2} - \frac{2}{7}\right) + \left(\frac{5}{4} - \frac{2}{49}\right) + \left(\frac{5}{8} - \frac{2}{343}\right) + \cdots$

Ahora vamos a lo interesante, calculemos la suma de esta serie. Lo más importante acá es darse cuenta que podemos separar la serie en dos series geométricas: $\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right) = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{5}{2^n} - \sum_{n=1}^{\infty} \frac{2}{7^n} = 5 \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n - 2 \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n$

Ahora vamos a calcular la suma de cada serie geométrica que nos quedó. 

Arrancamos con la primera, $\sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n$
Sabemos que: $ \sum_{n=0}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n = \frac{1}{1 - \frac{1}{2}} = 2 $ Pero nuestra serie empieza en \(n = 1\), así que restamos el primer término: $ 1 + \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n = 2 $ $ \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n = 2 - 1 = 1 $
Seguimos ahora con la otra serie, $\sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n$

Sabemos que: $ \sum_{n=0}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n = \frac{1}{1 - \frac{1}{7}} = \frac{7}{6} $ Pero nuestra serie empieza en \(n = 1\), así que restamos el primer término: $ 1 + \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n = \frac{7}{6} $ $ \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n = \frac{7}{6} - 1 = \frac{1}{6} $ 

Ahora juntamos estos resultados y la suma nos quedó así :) $\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right) = 5 \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{2}\right)^n - 2 \sum_{n=1}^{\infty} \left(\frac{1}{7}\right)^n =  5 \cdot 1 - 2 \cdot \frac{1}{6} = \frac{14}{3} $ 

Por lo tanto, la serie \(\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{5}{2^{n}}-\frac{2}{7^{n}}\right)\) converge a \(\frac{14}{3}\).
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