Konvergenz einer Summenfolge zeigen

Erste Frage Aufrufe: 1332     Aktiv: 12.11.2019 um 22:07

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Hallo,

ich möchte die Konvergenz folgender Folge zeigen:

\( \displaystyle a_{2n} = \sum_{k=1}^n \frac{1}{2^{2k-1}} \)

Nur fällt mir leider gar kein Ansatz ein, wie ich das zeigen könnte. Scheinbar konvergiert die Folge gegen 2/3, aber wie kann ich das beweisen?

Danke schon mal im Voraus.

LG

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Hallo,

es gilt:

$$\lim_{n\rightarrow\infty}a_{2n}=\sum_{k=1}^\infty\frac{1}{2^{2k-1}}=\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2^{2k+1}}.$$

Außerdem gilt:

$$\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2^{2k+1}}=\frac{1}{2}\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{2^{2k}}=\frac{1}{2}\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{2^{k}}-\frac{1}{2}\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{2^{2k+1}}$$

Jetzt weißt du, dass gilt:

$$\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{2^k}=2$$

und somit folgt:

$$\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2^{2k+1}}=1-\frac{1}{2}\sum_{k=0}^{\infty}\frac{1}{2^{2k+1}}$$

und das ist äquivalent zu:

$$\frac{3}{2}\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2^{2k+1}}=1$$

und das widerum zu

$$\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{2^{2k+1}}=\frac{2}{3}.$$

und du bist fertig! :)

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Student, Punkte: 2.6K

 

Danke! Beim zweiten Schritt die letzte Gleichheit checke ich nicht. Was hast du da gemacht?

Und nach dem "und das ist äquivalent zu:" verstehe ich es auch nicht - beim einen steht doch 2^(2k+1) im Exponenten und beim anderen 2^(k+1)?
  ─   wber 12.11.2019 um 18:33

Aja sorry, da hab ich mich vertippt, ich Schlaumeier... Ich hab im zweiten Schritt ausgenutzt, dass sich die Summe über alle \(k\) schreiben lässt als Summe über alle ungeraden (\(2k+1\)) und geraden (\(2k\)) Anteile! :)
Ich lese immer alles Korrektur, aber durch dieses \(2^2\) hab ich mich verwirren lassen. Sorry nochmal!
  ─   endlich verständlich 12.11.2019 um 22:04

Jetzt stimmt es aber glaub ich. Falls nicht, beschwer dich! ;)   ─   endlich verständlich 12.11.2019 um 22:07

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