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Forum "Folgen und Reihen" - Konvergenz einer Reihe
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Konvergenz einer Reihe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:37 Sa 25.01.2014
Autor: Petrit

Aufgabe
Zeigen Sie, dass die Reihe [mm] \summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k(k+1)} [/mm] konvergiert und bestimmen Sie den Grenzwert.
(Hinweis: Verwenden Sie z.B. die Identität [mm] \bruch{1}{k(k+1)} [/mm] = [mm] \bruch{1}{k} [/mm] - [mm] \bruch{1}{k+1}.) [/mm]

Folgern Sie daraus, dass auch die Reihe [mm] \summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k^{2}} [/mm] konvergiert und dass der Grenzwert kleiner oder gleich 2 ist.

Hallo!

Ich hab mal wieder ein kleines Problem und zwar weiß ich nicht, wie ich formell zeigen kann, dass diese Reihe konvergiert. Ich weiß, dass ihr Grenzwert 1 ist, da sich immer die Brüche wegkürzen und am Ende 1-0 steht. Meine Frage ist nun, wie ich das formell aufschreiben kann. Könnt ihr mir da vielleicht ein paar Tipps geben? Wäre echt super!
Und wie kann ich nun daraus folgern, dass die Reihe [mm] \summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k^{2}} [/mm] konvergiert?
Ich bin für jeden Tipp/Hinweis dankbar.

Schonmal danke und viele Grüße, Petrit!

        
Bezug
Konvergenz einer Reihe: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:50 Sa 25.01.2014
Autor: Valerie20


> Zeigen Sie, dass die Reihe [mm]\summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k(k+1)}[/mm]
> konvergiert und bestimmen Sie den Grenzwert.
> (Hinweis: Verwenden Sie z.B. die Identität
> [mm]\bruch{1}{k(k+1)}[/mm] = [mm]\bruch{1}{k}[/mm] - [mm]\bruch{1}{k+1}.)[/mm]

>

> Folgern Sie daraus, dass auch die Reihe
> [mm]\summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k^{2}}[/mm] konvergiert und dass
> der Grenzwert kleiner oder gleich 2 ist.
> Hallo!

>

> Ich hab mal wieder ein kleines Problem und zwar weiß ich
> nicht, wie ich formell zeigen kann, dass diese Reihe
> konvergiert. Ich weiß, dass ihr Grenzwert 1 ist, da sich
> immer die Brüche wegkürzen und am Ende 1-0 steht. Meine
> Frage ist nun, wie ich das formell aufschreiben kann.
> Könnt ihr mir da vielleicht ein paar Tipps geben? Wäre
> echt super!

Schreibe dir einfach mal die ersten 4 bis 6 Glieder der Summe heraus.
Dann argumentierst du, welche Teile herausfallen und schaust was am Ende übrig bleibt.
Dazu wäre notwendig, zunächst die summe bis zum Index n zu rechnen.

> Und wie kann ich nun daraus folgern, dass die Reihe
> [mm]\summe_{k=1}^{\infty} \bruch{1}{k^{2}}[/mm] konvergiert?
> Ich bin für jeden Tipp/Hinweis dankbar.

>

> Schonmal danke und viele Grüße, Petrit!

Ziehe den ersten Summanden heraus und betrachte die resultierende Reihe. (Diese beginnt dann bei k=2). Du musst also einen Index Shift vornehmen.
Es ergibt sich wieder eine Teleskopsumme, mit der du dein gesuchtes Ergebnis findest.

Bezug
                
Bezug
Konvergenz einer Reihe: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 22:57 Sa 25.01.2014
Autor: Petrit

Super, vielen Dank.
Du hast mir wirklich weitergeholfen.

Bezug
        
Bezug
Konvergenz einer Reihe: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 02:23 So 26.01.2014
Autor: Marcel

Hallo,

nur mal ergänzend:

   MBTeleskopsumme

( Les' Dir mal mein Beispiel durch. ;-) )

Nebenbei: Wenn es nur um die Frage der Konvergenz gegangen wäre, so
könnte man mit dem Cauchyschen Verdichtungssatz arbeiten.
(Vielleicht besser:

    [mm] $\sum_{k=1}^\infty \frac{1}{k(k+1)} \le \sum_{k=1}^\infty \frac{1}{k^2}\,,$ [/mm]

auf die Reihe rechterhand passt der Cauchysche Verdichtungssatz ganz
gut, der Rest folgt dann mit dem Majorantenkriterium.)

Übrigens, was auch gegangen wäre (wenn man nicht die Idee mit der
Teleskopsumme hat, kann man dennoch eine Formel "raten"):
Man zeigt erstmal per Induktion über $n [mm] \in \IN$ [/mm]

    [mm] $\sum_{k=1}^n \frac{1}{k(k+1)}=1-\frac{1}{n+1}\,.$ [/mm]

Der Rest ist dann klar ($n [mm] \to \infty$ [/mm] laufen lassen).

Gruß,
  Marcel

Bezug
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