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$$\sum \limits_{n=1}^{\infty}\frac{3^{n}n!}{n^{n}}$$.

Ich habe im allgemeinen ziemliche schwierigkeiten damit bei Reihen in den im Zahler und nenner verschiedene Arten von Funktionen stehen eine Majorante oder Minorante ausfindig zu machen. 

Bei dieser Reihe wüsste ich zum Beispiel auch nicht wie das geht:

$$\sum \limits_{n=0}^{\infty}\frac{n^{4}}{n!}$$

Weiß jemand wie man bei solchen Aufgaben gut und richtig eine Majorante bzw. Minorante abschätzen kann?

gefragt

Punkte: 16

 

Ja stimmt, mit Minoranten kann man nur die Divergenz beweisen. Also ich habe es mit dem Minorantenkriterium versucht und als Minorante die Reihe $$\sum \limits_{n=0}^{\infty}\frac{n!}{n^{n}}$$ verwendet.
Dann habe ich mir gedacht, dass $$ \frac{n!}{n^{n}}=\frac{n*(n-1)*(n-2)*...*2*1}{n*n*n*...*n*n}$$. Um herauszufinden ob, diese Reihe nun divergiert oder nicht, habe ich es jedoch wieder nach oben abgeschätzt:
$$\leq \frac{n*n*n*...*n*2*1}{n*n*n*...*n*n}=\frac{2}{n^{2}}$$. Diese Reihe konvergiert also, aber ich bin im nachhinein aber trotzdem nicht weitergekommen. da ich ja keine Aussage darüber mache kann, ob die gegeben Reihe konvergiert. Ich vermute, ja und das heißt, dass ich eine Majorante finden muss, aber ich wüsste nicht, mit was ich es nach oben abschätzen kann...
  ─   lia2105 30.12.2020 um 18:00

Sie beginnt bei 1, danke. Wenn man das Quotienten oder Wurzelkriterium anwenden könnte, sollte man stattdessen das Majoranten/Minorantenkriterium verwenden, da das das Ursprüngliche ist   ─   lia2105 30.12.2020 um 18:08
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Du hast gezeigt, dass \(\frac{n!}{n^n} \le \frac2{n^2}\) ist und letzteres sind die Summanden einer konvergenten Reihe, d.h. mit Majorante \(\frac2{n^2}\) und Majorantenkriterium ist Konvergenz von \(\sum \frac{n!}{n^n}\) bewiesen. Aber diese Summanden sind kleiner als die in der gefragten Reihe, und daher taugt diese Reihe als Minorante nicht. Und ja, die Konv/Div von \(\sum \frac{3^n\cdot n!}{n^n}\) ist damit noch offen.

Generell sucht man sich nicht vorher eine Majorante/Minorante raus und versucht dann eine Abschätzung hinzukriegen. Man fängt einfach an, nach oben abzuschätzen und hofft auf eine konv. Majorante zu stoßen. Oder andersrum, nach unten.... auf eine div. Minorante zu stoßen. Was man zuerst probiert, ist auch eine Übungssache, aber wie schon gesagt, nicht schlimm, wenn's mal schiefgeht.

 

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Aber nur weil die Majorante konvergiert, heißt es doch nicht, das auch die urspüngliche Reihe konvergiert, oder? Ich könnte dann höchstens noch beweisen, dass $$ \frac{2}{n^{2}}$$ auch eine Majorante für die Ursprungsreihe ist, aber wie das geht, weiß ich leider nicht.   ─   lia2105 30.12.2020 um 18:18

Und wie schätzte ich die Reihe nach oben ab? Ich habe keine Ahnung, wie ich da anfangen soll   ─   lia2105 30.12.2020 um 18:22

Ich glaube, ich habs jetzt:
$$\frac{n!}{n^{n}}=n!\sum \limits_{n=1}^{\infty}(\frac{3}{n})^{n} \geq n!\sum \limits_{n=1}^{\infty}(\frac{1}{n})^{n}$$
Die Summe ist ja eine geometrische Summe, aber durch die Fakultät davor wächst es bis ins unendliche. Kann man das so stehen lasssen?

  ─   lia2105 30.12.2020 um 19:03

Schade. Und wir sollten eigendlich nichts mit dem Quotientenkriterium oder Wurzelkriterium machen. Das steht nicht im Skript und der Prof. meinte, dass man es nicht unbedingt bräuchte um Folgen auf Konvergenz zu untersuchen. Deshalb würde ich es gerne ohne diese Kriterien versuchen Konvergenz/Divergenz nachzuweisen.   ─   lia2105 30.12.2020 um 19:14

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