Autor Tema: ¿Si una sucesión es convergente lo es también su serie asociada?

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03 Junio, 2022, 04:04 am
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Ariel Fernández

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Buenas noches. Tengo una duda teórica. ¿Si una sucesión es convergente lo es también su serie asociada? ¿Por qué?
Saludos

03 Junio, 2022, 04:16 am
Respuesta #1

Masacroso

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Buenas noches. Tengo una duda teórica. ¿Si una sucesión es convergente lo es también su serie asociada? ¿Por qué?
Saludos

No, esto no se cumple. Una condición necesaria para que \( \sum_{k=0}^{\infty }a_k \) converja es que \( \lim_{n\to \infty }a_n=0 \), entonces tomando cualquier sucesión convergente a un número distinto de cero automáticamente tienes que su serie asociada diverge.

Además, no es suficiente con que la sucesión converja a cero, hay sucesiones que convergen a cero cuya serie asociada es divergente, el caso más conocido es la serie armónica, es decir la serie \( \sum_{k=1}^{\infty }\frac1{k} \) que diverge a más infinito.

03 Junio, 2022, 04:40 am
Respuesta #2

Ariel Fernández

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Entiendo. ¿Y qué pasa si el límite de la sucesión es cero y además esa  sucesión es una progresión geométrica de razón \( r=\displaystyle\frac{1}{2} \) ? ¿Bastaría para decir que la serie converge? Y dicho sea de paso, ¿qué la serie es acotada?
En concreto estoy analizando lo que se conoce como el fractal  "Árbol de Pitágoras" donde me encuentro que la altura de este objeto seria la suma de los términos de la sucesión 1, 1, 0.5, 0.5, 0.25 0.25... y me preguntan si esto esta acotado o no (lo mismo me preguntan sobre la anchura). Yo encuentro que la sucesión en cuestión sería una progresión geométrica cuyo término general sería \( a_n=(\displaystyle\frac {1}{2})^{n-1} \)
Saludos

03 Junio, 2022, 04:46 am
Respuesta #3

delmar

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Hola

Si una sucesión geométrica converge a cero, entonces la serie geométrica asociada converge

Saludos

03 Junio, 2022, 04:59 am
Respuesta #4

Ariel Fernández

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Hola Delmar

Si una sucesión geométrica converge a cero, entonces la serie geométrica asociada converge
¿Y en cuanto a si la serie es acotada? ¿Podemos decir que si la sucesión geométrica si converge esta acotada y también por lo tanto su serie geométrica asociada ?

Saludos

03 Junio, 2022, 05:21 am
Respuesta #5

delmar

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Si la serie es acotada no necesariamente converge un ejemplo la sucesión \( 1, \ -1, \ 1, \ -1, ... \) la serie asociada esta acotada (su valor absoluto es menor o igual a 1); pero no converge. Un caso distinto es cuando se tiene una sucesión de términos no negativos y la serie asociada esta acotada en ese caso la serie converge, por ejemplo la sucesión geométrica \( (\displaystyle\frac{1}{2})^{n-1} \) en este caso la serie asociada a la sucesión esta acotada (obviamente superiormente) y en consecuencia  converge

Saludos

03 Junio, 2022, 05:44 am
Respuesta #6

Ariel Fernández

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Un caso distinto es cuando se tiene una sucesión de términos no negativos y la serie asociada esta acotada en ese caso la serie converge, por ejemplo la sucesión geométrica \( (\displaystyle\frac{1}{2})^{n-1} \) en este caso la serie asociada a la sucesión esta acotada (obviamente superiormente) y en consecuencia  converge
O sea que podemos decir  que toda sucesión geométrica acotada lleva asociada una serie también acotada y convergente? No me queda claro esa parte. Si tengo una sucesión geométrica de números positivos que tiene límite cero, entonces es convergente. Si converge entonces está acotada. Luego su serie asociada también será convergente y acotada?
Saludos

03 Junio, 2022, 09:22 am
Respuesta #7

Luis Fuentes

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Hola

O sea que podemos decir  que toda sucesión geométrica acotada lleva asociada una serie también acotada y convergente? No me queda claro esa parte. Si tengo una sucesión geométrica de números positivos que tiene límite cero, entonces es convergente. Si converge entonces está acotada. Luego su serie asociada también será convergente y acotada?

El comportamiento de una sucesión geométrica \( a_n=cr^n \) con \( c\neq 0 \) y su serie asociada está perfectamente controlado. Nota que la sucesión de sumas parciales es:

\( \displaystyle\sum_{k=1}^n{}a_k=c\cdot \dfrac{r-r^{n+1}}{1-r} \)

De ahí es fácil ver que:

- Si \( |r|<1 \) entonces:

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=0 \) (converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n=\dfrac{cr}{1-r} \)   (converge)

- Si \( |r|>1 \) entonces:

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n \) (NO converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

- Si \( r=1 \) entonces

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=c \) (converge; es constante de hecho)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

- Si \( r=-1 \) entonces

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=c \) (NO converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

Saludos.

03 Junio, 2022, 10:35 pm
Respuesta #8

Ariel Fernández

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Hola Luis

El comportamiento de una sucesión geométrica \( a_n=cr^n \) con \( c\neq 0 \) y su serie asociada está perfectamente controlado. Nota que la sucesión de sumas parciales es:

\( \displaystyle\sum_{k=1}^n{}a_k=c\cdot \dfrac{r-r^{n+1}}{1-r} \)

De ahí es fácil ver que:

- Si \( |r|<1 \) entonces:

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=0 \) (converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n=\dfrac{cr}{1-r} \)   (converge)

- Si \( |r|>1 \) entonces:

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n \) (NO converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

- Si \( r=1 \) entonces

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=c \) (converge; es constante de hecho)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

- Si \( r=-1 \) entonces

\(  \displaystyle\lim_{n \to{+}\infty}{}a_n=c \) (NO converge)
\(  \displaystyle\sum_{n=1}^\infty a_n \)   (NO converge)

Muy bien. ¿Y en cada uno de estos casos donde la serie converge también implica que es acotada? Es decir, me quiero sacar la duda de si convergencia implica acotación. Más arriba el usuario delmar me había dicho que el que una serie este acotada no significa necesariamente que sea convergente. Pero, si es convergente ¿necesariamente esta acotada?

Saludos

03 Junio, 2022, 10:52 pm
Respuesta #9

delmar

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Claro que sí, si una serie o una sucesión en general (la serie también es una sucesión) es convergente, obviamente esta acotada, se puede demostrar con sencillez

Saludos