AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1723

Условие

Найти сумму \(n\) первых членов ряда \(\frac{1}{1\cdot{4}}+\frac{1}{2\cdot{5}}+\ldots+\frac{1}{n\cdot(n+3)}+\ldots\). Доказать сходимость ряда, пользуясь непосредственно определением сходимости. Найти сумму ряда.

Решение

Общий член ряда: \(u_n=\frac{1}{n\cdot(n+3)}=\frac{1}{3}\cdot\left(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+3}\right)\). Частичная сумма ряда:

\[ S_n =\sum\limits_{k=1}^{n}u_k =\frac{1}{3}\cdot\sum\limits_{k=1}^{n}\left(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+3}\right) =\frac{1}{3}\cdot\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k}-\frac{1}{3}\cdot\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k+3} =\frac{1}{3}\cdot\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k}-\frac{1}{3}\cdot\sum\limits_{k=4}^{n+3}\frac{1}{k}=\\ =\frac{1}{3}\cdot\left(\sum\limits_{k=1}^{n+3}\frac{1}{k}-\frac{1}{n+1}-\frac{1}{n+2}-\frac{1}{n+3}\right)-\frac{1}{3}\cdot\left(\sum\limits_{k=1}^{n+3}\frac{1}{k}-1-\frac{1}{2}-\frac{1}{3}\right)=\\ =\frac{11}{18}-\frac{1}{3}\cdot\left(\frac{1}{n+1}+\frac{1}{n+2}+\frac{1}{n+3}\right) =\frac{11}{18}-\frac{1}{3n+3}-\frac{1}{3n+6}-\frac{1}{3n+9}. \]
\[ \lim_{n\to\infty}S_n =\lim_{n\to\infty}\left(\frac{11}{18}-\frac{1}{3n+3}-\frac{1}{3n+6}-\frac{1}{3n+9}\right) =\frac{11}{18}. \]

Ряд сходится, его сумма равна \(\frac{11}{18}\).

Ответ: \(S_n=\frac{11}{18}-\frac{1}{3n+3}-\frac{1}{3n+6}-\frac{1}{3n+9}\), \(S=\frac{11}{18}\).
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №9Ряды
Параграф №1Числовые ряды
Задача №2730