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> propuesto mechon que se respeta 7, El que diga Funcion theta de Jacobi se va pal gulag.
2.718281828
mensaje Dec 26 2022, 04:41 PM
Publicado: #1


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Considere TEX: $$S_n=\sum_{k=1}^{\infty} e^{-k^2/n}$$ donde n es natural.

1) Pruebe que la suma esta bien definida, es decir, converge para todo TEX: $n$.

2) Pruebe que TEX: $S_n$ tiende a infinito cuando TEX: $n \to \infty$

3) Encuentre TEX: $$\lim_{n \to \infty} S_n/\sqrt{n}$$

Saludos
Claudio.

Ah y felices fiestas.

Mensaje modificado por 2.718281828 el Dec 26 2022, 04:42 PM


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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
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mamboraper
mensaje Dec 28 2022, 11:43 AM
Publicado: #2


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TEX: 1. Notar que $e^x\geq x+1$ para todo $x\in\mathbb{R}$, luego $$0\leq e^{-k^2/n}\leq \frac{1}{1+\frac{k^2}{n}}\leq \frac{n}{k^2}$$ Como $\sum \frac{1}{k^2}<\infty$ entonces $S_n$ está bien definida para todo $n\in\mathbb{N}$.\\<br /><br />2. Notar que $S_n = \sum_{k=1}^\infty e^{-k^2/n}\geq -1 + \int_0^\infty e^{-x^2/n}dx$ (por monotonía). Luego vemos que $\int_0^{\infty} e^{-x^2/n}dx = \sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2} dt$, luego $$S_n\geq -1+\sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2} dt$$ lo que prueba que $S_n\to\infty$.\\<br /><br />3. Por otra parte, también por monotonía se puede ver que $$S_n\leq \int_0^\infty e^{-x^2/n}dx = \sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2}dt$$ Entonces, $$\frac{-1}{\sqrt{n}}+\int_0^\infty e^{-t^2}dt\leq \frac{S_n}{\sqrt{n}}\leq \int_0^\infty e^{-t^2}dt$$ lo que muestra que $\lim_{n\to\infty}\frac{S_n}{\sqrt{n}} = \int_0^\infty e^{-t^2}dt$.


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2.718281828
mensaje Dec 28 2022, 01:46 PM
Publicado: #3


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CITA(mamboraper @ Dec 28 2022, 10:43 AM) *
TEX: 1. Notar que $e^x\geq x+1$ para todo $x\in\mathbb{R}$, luego $$0\leq e^{-k^2/n}\leq \frac{1}{1+\frac{k^2}{n}}\leq \frac{n}{k^2}$$ Como $\sum \frac{1}{k^2}<\infty$ entonces $S_n$ está bien definida para todo $n\in\mathbb{N}$.\\<br /><br />2. Notar que $S_n = \sum_{k=1}^\infty e^{-k^2/n}\geq -1 + \int_0^\infty e^{-x^2/n}dx$ (por monotonía). Luego vemos que $\int_0^{\infty} e^{-x^2/n}dx = \sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2} dt$, luego $$S_n\geq -1+\sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2} dt$$ lo que prueba que $S_n\to\infty$.\\<br /><br />3. Por otra parte, también por monotonía se puede ver que $$S_n\leq \int_0^\infty e^{-x^2/n}dx = \sqrt{n}\int_0^\infty e^{-t^2}dt$$ Entonces, $$\frac{-1}{\sqrt{n}}+\int_0^\infty e^{-t^2}dt\leq \frac{S_n}{\sqrt{n}}\leq \int_0^\infty e^{-t^2}dt$$ lo que muestra que $\lim_{n\to\infty}\frac{S_n}{\sqrt{n}} = \int_0^\infty e^{-t^2}dt$.

Excelente.

Para la 1) de todas formas es mas facil notando que si TEX: $k>1$ TEX: $e^{-k^2/n}<e^{-k/n}$ y acotas eso por una suma geometrica y se mata el ejercicio altiro.

2) y 3) se pueden matar como lo hiciste ahi. Ahora, esa integral tiene un valor conocido y es TEX: $$\int_0^{\infty} e^{-x^2}dx=\frac{\sqrt{\pi}}{2}$$

Aún así, para la 2) es posible demostrarlo sin usar esa integral y es básicamente cortando la sumatoria en cierto punto especial que en cierta forma lo spoilea la sumatoria.

Saludos
Claudio.


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Claudio Henriquez Tapia
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