Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is reeks?

Definitie 17.1 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 1 · Hoofdstuk 17 — Getallenreeksen

Gegeven een rij (un)(u_n) is de reeks un\sum u_n de rij van partiële sommen SN=n=0NunS_N = \sum_{n=0}^{N} u_n. De reeks convergeert wanneer (SN)(S_N) convergeert; de limiet is de som n=0un\sum_{n=0}^{\infty} u_n, en RN=n>Nun=SSNR_N = \sum_{n > N} u_n = S - S_N is de restterm, die naar 00 nadert.

Voorbeelden

Voorbeeld 17.2 (Meetkundige reeks)

Voor qCq \in \C is   SN=n=0Nqn=1qN+11q\;S_N = \sum_{n=0}^{N} q^n = \frac{1 - q^{N+1}}{1-q} (q1q \neq 1). De reeks convergeert dan en slechts dan als q<1\abs q < 1 (Oefening 11.3), met

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

Voorbeeld 17.3 (Periodieke decimalen zijn meetkundige reeksen)

Welk getal is 0.3636360.363636\dots? Zijn schrijfwijze zelf is een reeks:

0.36=k=136100k=361/10011/100=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} ,

via de meetkundige som met q=1100q = \frac{1}{100}. In het algemeen is een blok BB van pp cijfers dat zich eeuwig herhaalt B10p1\frac{B}{10^p - 1} waard — het mechanisme achter het periodiciteitscriterium van Probleem 10.1, dat de taal van dit hoofdstuk eindelijk in één regel formuleert: een decimale ontwikkeling is een convergente reeks, uiteindelijk periodiek precies wanneer haar som rationaal is. De cijfermachinerie van hoofdstuk 10, daar met kale suprema gebouwd, was reeksentheorie in vermomming.

Voorbeeld 17.5 (Cijfers plannen met de meetkundige restterm)

Voor q<1\abs q < 1 is de restterm van de meetkundige reeks expliciet:

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

Dit zet nauwkeurigheidsdoelen om in aantallen termen nog vóór enige berekening. Om n0(13)n=32\sum_{n\geq0} \bigl(\frac13\bigr)^n = \frac32 tot op 101010^{-10} te evalueren: we hebben (1/3)N+12/31010\frac{(1/3)^{N+1}}{2/3} \leq 10^{-10} nodig, dat wil zeggen 3N3210103^{N} \geq \frac{3}{2}\cdot 10^{10}, dus N22N \geq 22 (want 3223.110103^{22} \approx 3.1\cdot10^{10}): drieëntwintig termen, op voorhand bekend. Elke schatting met meetkundige snelheid uit de weekendopgaven (de 13\frac13-reeks voor ln2\ln 2, de boogtangensen van Machin in Probleem 16.1) is dit budget van twee regels in beroepskledij.

Lees in het hoofdstuk →