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Matemáticas · 术语表

什么是 serie?

Definición 17.1 Matemáticas universitarias — Grado 1 · 第 17 章 — Series numéricas

Dada una sucesión (un)(u_n), la serie ∑un\sum u_n es la sucesión de sumas parciales SN=∑n=0NunS_N = \sum_{n=0}^{N} u_n. La serie converge cuando (SN)(S_N) converge; el límite es la suma ∑n=0∞un\sum_{n=0}^{\infty} u_n, y RN=∑n>Nun=S−SNR_N = \sum_{n > N} u_n = S - S_N es el resto, que tiende a 00.

示例

Ejemplo 17.2 (Series geométricas)

Para q∈Cq \in \C:   SN=∑n=0Nqn=1−qN+11−q\;S_N = \sum_{n=0}^{N} q^n = \frac{1 - q^{N+1}}{1-q} (q≠1q \neq 1). La serie converge si y solo si ∣q∣<1\abs q < 1 (Ejercicio 11.3), con

∑n=0∞qn=11−q.\sum_{n=0}^{\infty} q^n = \frac{1}{1 - q} .

Ejemplo 17.3 (Los decimales periódicos son series geométricas)

¿Qué número es 0.363636…0.363636\dots? Su propia escritura es una serie:

0.36‾=∑k=1∞36100k=36⋅1/1001−1/100=3699=411,0.\overline{36} = \sum_{k=1}^{\infty} \frac{36}{100^k} = 36\cdot\frac{1/100}{1 - 1/100} = \frac{36}{99} = \frac{4}{11} ,

por la suma geométrica con q=1100q = \frac{1}{100}. En general, un bloque BB de pp cifras que se repite para siempre vale B10p−1\frac{B}{10^p - 1} — el mecanismo que hay detrás del criterio de periodicidad del Problema 10.1, que el lenguaje de este capítulo enuncia por fin en una línea: un desarrollo decimal es una serie convergente, finalmente periódica exactamente cuando su suma es racional. La maquinaria de cifras del capítulo 10, construida allí con supremos desnudos, era teoría de series viajando de incógnito.

Ejemplo 17.5 (Planificar cifras con el resto geométrico)

Para ∣q∣<1\abs q < 1, el resto de la serie geométrica es explícito:

RN=∑n=N+1∞qn=qN+11−q.R_N = \sum_{n = N+1}^{\infty} q^n = \frac{q^{N+1}}{1 - q} .

Esto convierte los objetivos de precisión en número de términos antes de cualquier cálculo. Para evaluar ∑n≥0(13)n=32\sum_{n\geq0} \bigl(\frac13\bigr)^n = \frac32 con error 10−1010^{-10} hace falta (1/3)N+12/3≤10−10\frac{(1/3)^{N+1}}{2/3} \leq 10^{-10}, es decir, 3N≥32⋅10103^{N} \geq \frac{3}{2}\cdot 10^{10}, es decir, N≥22N \geq 22 (pues 322≈3.1⋅10103^{22} \approx 3.1\cdot10^{10}): veintitrés términos, sabidos de antemano. Toda estimación de ritmo geométrico de los problemas del fin de semana (la serie en 13\frac13 para ln⁡2\ln 2, los arcotangentes de Machin en el Problema 16.1) es este presupuesto de dos líneas vestido de gala.

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