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Análisis Matemático 66

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)

Práctica 11: Series

6. Use el criterio de la raíz o del cociente, según convenga, para determinar la convergencia o divergencia de las siguientes series:
h) $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{2^{n} n!}{n^{n}}$

Respuesta

Este ejercicio es prácticamente igual que el d) jajaja, sólo cambia un número! Lo dejo acá resuelto, pero literal hice copy-paste de todo el desarrollo y cambié el $3$ por un $2$ xD

Vamos a estudiar si esta serie converge o no usando el Criterio de D'Alembert. El término general de nuestra serie es: $ a_n = \frac{2^n n!}{n^n} $ Primero encontramos \(\frac{a_{n+1}}{a_n}\): $ a_{n+1} = \frac{2^{n+1} (n+1)!}{(n+1)^{n+1}} $ Entonces el cociente nos queda: $ \frac{a_{n+1}}{a_n} = \frac{\frac{2^{n+1} (n+1)!}{(n+1)^{n+1}}}{\frac{2^n n!}{n^n}} = \frac{2^{n+1} (n+1)! \cdot n^n}{2^n n! \cdot (n+1)^{n+1}} $ Empezamos a reacomodar la situación, vamos simplificando y nos queda: $ \frac{2 \cdot 2^n (n+1) \cdot n^n}{2^n \cdot (n+1) \cdot (n+1)^n} = \frac{2 \cdot n^n}{(n+1)^n} $ Ahora podemos reescribir \(\frac{n^n}{(n+1)^n}\) como \(\left( \frac{n}{n+1} \right)^n\). Entonces, tenemos: $ \frac{a_{n+1}}{a_n} = 2 \left( \frac{n}{n+1} \right)^n $ Tomamos el límite cuando \(n \to \infty\): $ \lim_{n \to \infty} 2 \left( \frac{n}{n+1} \right)^n $ Estamos frente a una indeterminación de tipo \(1\) elevado a \(\infty\). Si la salvamos como hacíamos en sucesiones, deberías llegar a: $ \lim_{n \to \infty} \left( \frac{n}{n+1} \right)^n = e^{-1} $ Entonces, el límite es: $ \lim_{n \to \infty} 2 \left( \frac{n}{n+1} \right)^n = 2 \cdot e^{-1} = \frac{2}{e} $ Como el resultado del límite es \(\frac{2}{e} < 1\), entonces D'Alembert nos asegura que nuestra serie converge. 
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