Kullanıcı kayıtları açıktır. Kayıtlı kullanıcılar sadece soru ve cevaplara oy verebilir. Favoriler bölümüne kendi istedikleri soruları ekleyebilirler.
0 oy
Sonsuz Toplamlar kategorisinde tarafından
$$\sum_{n=1}^\infty \left(\frac{\pi}{2}-\arctan(n^2)\right)$$ toplamının yakınsaklığını inceleyiniz.

1 cevap

0 oy
tarafından

Fikir:
Verilen toplamın yakınsaklığını ya da ıraksaklığını bildiğimiz bir toplam ile ilişkilendirerek bulmaya çalışacağız. 

Analiz:
Toplam $p$-toplamları ile ilişkili olmasa da fonksiyonsal türevi ilişkilidir. Bu nedenle fonksiyonsal türevi bu türev ile denk olacak bir $p$-toplam bulmamız gerekli. Bu toplamın teriminin, türev aldığında, $1/n^2$ olması gerektiğini görebiliriz.

Limit alma:
Toplamımıza iç terimi $1/n^2$ olan toplam ile limit karşılaştırma testi uygulamak uygulayalım. İç terimlerin limitini incelersek\begin{align*}\lim_{n\to \infty}\dfrac{\dfrac{\pi}{2}-\arctan(n^2)}{\dfrac{1}{n^2}} \ &= \ \lim_{x\to \infty}\dfrac{\dfrac{\pi}{2}-\arctan(x^2)}{\dfrac{1}{x^2}}  \qquad{\color{teal}{\text{(diziden fonksiyona)} \ \ (0/0)}} \\[15pt] &\stackrel{l'h}{=} \ \lim_{x\to \infty}\dfrac{-2x\cdot \dfrac{1}{1+(x^2)^2}}{-2x^{-3}}\\[15pt] &= \ \displaystyle\lim_{x\to \infty}\dfrac{x^4}{x^4+1}\\[15pt] &= \ \displaystyle\lim_{x\to \infty}\dfrac{1}{1+x^{-4}}\\[15pt] &= \ \frac{1}{1+0}\\[15pt] &= \ 1\end{align*}eşitliği sağlanır.

Karşılaştırma yapacağımız toplamın yakınsaklığı:
$p=2>1$ olduğundan $$\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \frac1{n^2}$$ toplamı  $p$-toplam testi gereği yakınsaktır.

Toplamın yakınsaklığı:
Bu toplam yakınsak olduğundan, limit karşılaştırma testi gereği, pozitif terimli $$\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \left(\dfrac{\pi}{2}-\arctan(n^2)\right)$$ toplamı yakınsak olur.

...