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> Convergencia serie con logaritmos, recordando viejos tiempos
Laðeralus
mensaje Jun 16 2023, 07:41 PM
Publicado: #1


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Estudie la convergencia/divergencia de TEX: $\displaystyle \sum_{n=2}^{\infty} \frac{\ln(n+1)-\ln(n)}{\ln^2(n)}$
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sergio 77
mensaje Jun 17 2023, 03:57 PM
Publicado: #2


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TEX:  Usando que $\ln(1+x)\leq x$ para todo $x>-1$, se tiene que $\ln(n+1)-\ln(n)=\ln\left(1+\frac{1}{n}\right)\leq \dfrac{1}{n}$. Luego, $\dfrac{\ln(n+1)-\ln(n)}{\ln^{2}(n)}\leq \dfrac{1}{n\ln^{2}(n)}$. Ahora, notemos que $\displaystyle\int_{2}^{\infty} \dfrac{1}{x\ln^{2}(x)}dx\underbrace{=}_{u=\ln(x)}\displaystyle\int_{\ln(2)}^{\infty} \dfrac{du}{u^{2}}$ converge. Así, por el criterio de la integral y de la comparación, la serie converge.


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Tercer lugar Olimpiadas del Conocimiento Usach 2011 - Matemáticas
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Laðeralus
mensaje Jun 19 2023, 02:02 AM
Publicado: #3


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Bien smile.gif
Teóricamente hay que probar primero que TEX: $\displaystyle f(x)=\frac{1}{x \ln^2(x)}$ es continua, positiva y decreciente para TEX: $x\geq 2$ antes de usar el criterio de la integral, pero es casi tan obvio que basta con decirlo no más

Saludos a ramanujjeferson ,,,,,,
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mensaje Jun 20 2023, 05:14 PM
Publicado: #4


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Lema #1:
TEX: $$\sum_{n\geq 1}\frac{1}{n \ln^2 n}$$ Converge

Dem. Directo del criterio de condensación de Cauchy. (detalle: no es necesario realmente pedir que sea decreciente para todo $n$, basta con que sea decreciente desde algún instante en adelante ya que lo que importa es el comportamiento de la cola y no el principio, pues lo que queda son sumas finitas):

Solución: Notemos que por definición de derivada (o taylor, L(levatelo pal)'Ho(s)pital (queri que se muera logi ql) o whatever) TEX: $\ln(1+x)/x \to 1$ si TEX: $x \to 0$

Luego usando la suma anterior, por criterio de comparación al limite:

TEX: $$\lim_{n \to \infty} \frac{(\ln(n+1)-\ln n)/\ln^2 n}{1/n \ln^2 n}=\lim_{n \to \infty} \frac{\ln(1+1/n)}{1/n}=1$$
Y en consecuencia, por lema #1, la serie converge.

Saludos
Claudio.


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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
Candidato a Doctor en Estadística UC. Campus San Joaquin
Si todo sale bien, estaría defendiendo en Julio 2024.

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