AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1727

Условие

Найти сумму \(n\) первых членов ряда \(\frac{3}{4}+\frac{5}{36}+\ldots+\frac{2n+1}{n^2(n+1)^2}+\ldots\). Доказать сходимость ряда, пользуясь непосредственно определением сходимости. Найти сумму ряда.

Решение

Общий член ряда: \(u_n=\frac{2n+1}{n^2(n+1)^2}=\frac{1}{n^2}-\frac{1}{(n+1)^2}\). Частичная сумма ряда:

\[ S_n =\sum\limits_{k=1}^{n}u_k =\sum\limits_{k=1}^{n}\left(\frac{1}{k^2}-\frac{1}{(k+1)^2}\right)=\\ =\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k^2}-\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{(k+1)^2} =\sum\limits_{k=1}^{n}\frac{1}{k^2}-\sum\limits_{k=2}^{n+1}\frac{1}{k^2}=\\ =1+\sum\limits_{k=2}^{n}\frac{1}{k^2}-\sum\limits_{k=2}^{n}\frac{1}{k^2}-\frac{1}{(n+1)^2} =1-\frac{1}{(n+1)^2}. \]
\[ \lim_{n\to\infty}S_n =\lim_{n\to\infty}\left(1-\frac{1}{(n+1)^2}\right) =1. \]

Ряд сходится, его сумма равна 1.

Ответ: \(S_n=1-\frac{1}{(n+1)^2}\), \(S=1\).
Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №9Ряды
Параграф №1Числовые ряды
Задача №2734