Was ist das Konvergenzintervall von sum_ {n = 0} ^ {oo} ( frac {1} {x (1-x)}) ^ n?

Was ist das Konvergenzintervall von sum_ {n = 0} ^ {oo} ( frac {1} {x (1-x)}) ^ n?
Anonim

Antworten:

#x in (-oo, (1-sqrt5) / 2) U ((1 + sqrt5) / 2, oo) #

Erläuterung:

Das können wir uns merken #sum_ {n = 0} ^ oo (1 / (x (1-x))) ^ n # ist eine geometrische Reihe mit Verhältnis # r = 1 / (x (1-x)) #.

Jetzt wissen wir, dass geometrische Reihen zusammenlaufen, wenn der absolute Wert des Verhältnisses kleiner als 1 ist:

# | r | <1 iff-1 <r <1 #

Also müssen wir diese Ungleichheit lösen:

# 1 / (x (1-x)) <1 und 1 / (x (1-x))> -1 #

Beginnen wir mit dem ersten:

# 1 / (x (1-x)) <1 iff 1 / (x (1-x)) - (x (1-x)) / (x (1-x)) <0 iff #

# (1-x + x ^ 2) / (x (1-x)) <0 #

Wir können leicht beweisen, dass der Zähler immer positiv ist und der Nenner im Intervall negativ ist #x in (-oo, 0) U (1, oo) #.

Das ist also die Lösung für unsere erste Ungleichung.

Lass uns den zweiten sehen:

# 1 / (x (1-x)) + (x (1-x)) / (x (1-x))> 0, falls (1 + xx ^ 2) / (x (1-x))> 0 #

Diese Ungleichung hat die Lösung des Intervalls:

#x in (-oo, (1-sqrt5) / 2) U ((1 + sqrt5) / 2, oo) #

Also konvergieren unsere Serien dort, wo dies zu Intervallen stimmt.

Daher ist unser Konvergenzintervall:

#x in (-oo, (1-sqrt5) / 2) U ((1 + sqrt5) / 2, oo) #