Autor Tema: Radio de convergencia

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05 Noviembre, 2020, 05:42 pm
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mg

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Buenas,
Sea \( f(z)=\displaystyle\sum_{n=1}^\infty{\displaystyle\frac{z^n}{n!}} \), es claro que aplicando el criterio del cociente a series (en valor absoluto)  queda,
\( \displaystyle\lim_{x \to{+}\infty}\displaystyle\frac{{\left |{z}\right |}}{n+1}=0 \), para todo \( z\in{\mathbb{C}} \), por tanto f(z) converge en todo z.

Ahora bien, me gustaría estudiarlo por el teorema de Hadamard, en el que el radio de convergencia, R, se define como \( R^{-1}=\displaystyle \lim_{n \to{+} \infty}{sup\left\{{|a_n|^{\displaystyle\frac{1}{n}}}\right\}} \).
Entonces, se tiene que \( a_n=\displaystyle\frac{1}{n!} \) por tanto \( \displaystyle \lim_{n \to{+} \infty}{sup \left\{{|a_n|^{\displaystyle\frac{1}{n}}}\right\}} \)\( =\displaystyle \lim_{n \to{+} \infty}{sup \left\{  |\displaystyle\frac{1}{\sqrt[n]{n!}}|  \right\} }=1 \) no?, porque como \( \displaystyle\frac{1}{\sqrt[n]{n!}} \) tiende a cero, y es decreciente, entonces el supremo de esa sucesión va a ser 1 que corresponde al primer término. Pero entonces \( R=1 \), lo cual no coincide con lo que he calculado antes. Sin embargo si calculo el limite de \( a_n \) sin tener en cuenta el supremo, entonces el límite es 0, y \( R=\infty \), que es lo que busco. ¿Entonces no tengo que tener en cuenta el supremo en el límite?

Acabo de encontrar que \( \displaystyle\lim_{x \to{+}\infty}{sup} \) denota límite superior y no límite del supremo, por tanto, el límite de hadamard daría como resultado 0 y todo tendría perfecto sentido. La duda queda resuelta

05 Noviembre, 2020, 06:17 pm
Respuesta #1

Ricardo Boza

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Hola,

¡Ojo! Si existe \(\lim_{n\to \infty}\dfrac{a_{n+1}}{a_n}=\alpha\), entonces existe el límite \(\lim_{n\to \infty}\sqrt[n]{a_n}\) y vale lo mismo. No tengo una prueba de esto pero sé de buena mano que es así.

Entonces, se tiene que \( a_n=\displaystyle\frac{1}{n!} \) por tanto \( \displaystyle \lim_{n \to{+} \infty}{sup \left\{{|a_n|^{\displaystyle\frac{1}{n}}}\right\}} \)\( =\displaystyle \lim_{n \to{+} \infty}{sup \left\{  |\displaystyle\frac{1}{\sqrt[n]{n!}}|  \right\} }=1 \) no?, porque como \( \displaystyle\frac{1}{\sqrt[n]{n!}} \) tiende a cero, y es decreciente, entonces el supremo de esa sucesión va a ser 1 que corresponde al primer término.

Esa NO es la definición de límite superior. Por el resultado de la cabecera de este mensaje, y como se verifica que existe el límite si y sólo si existen los límites superior e inferior y son iguales, tienes que ese límite superior vale lo que ha dado antes, \(0\).

Se puede tener un límite que no exista pero que valga distintos valores, son los límites de oscilación. El límite superior es el mayor de todos ellos. Por ejemplo, para la sucesión \(a_n=(-1)^n\), tienes: \(\lim_{n\to \infty}(-1)^n=\begin{cases}1\\ -1\end{cases}\)
 Entonces \(\lim\sup a_n=1\)

Y así con ejemplos más complicados. Ahora mismo no se me ocurre un ejemplo que tenga infinitos límites de oscilación. Pero si alguien diera uno, creo que serviría para que ambos entendiésemos algo más acerca de los conceptos de límite superior e inferior.

Edit: Donde "límites de oscilación" léase "puntos de aglomeración" (creo...)