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Soluzione

Determinare il carattere della serie: img.

Cominciamo con l'osservare che si tratta di una serie a segno alterno, che non può convergere assolutamente (la serie dei valori assoluti è la serie armonica). Per vedere se è applicabile il criterio di Leibniz dobbiamo controllare se la successione an è infinitesima e monotòna.

Per questo cominciamo a stabilire una interessante minorazione di una somma di reciproci di numeri naturali. Se p e k sono due naturali, si può provare per verifica diretta che img. Consideriamo poi una somma di reciproci di naturali del tipo img  (come quelle che compaiono nella serie data). Se raggruppiamo i termini associando il primo con l'ultimo, il secondo con il penultimo, e così via, lasciando eventualmente isolato il termine di mezzo se il numero di addendi è dispari, possiamo facilmente concludere che img, dove ci interessa segnalare che il numeratore è il doppio del numero di addendi, il denominatore è la somma tra i denominatori estremi.

Cerchiamo ora di scrivere i vari "pacchetti" di termini della nostra serie in modo compatto. Conviene osservare che il pacchetto n-esimo è la somma di n termini, e che il denominatore del primo termine del pacchetto è esattamente di una unità superiore al numero totale di addendi che lo precedono. Pertanto il denominatore del primo termine del pacchetto n-esimo sarà img. Ogni pacchetto si potrà allora scrivere come img.

Sulla base della precedente minorazione della somma di reciproci di numeri naturali potremo intanto concludere che img.

Consideriamo ora il termine an+1. Se sostituiamo in ciascun addendo del pacchetto ciascun termine con il primo avremo una maggiorazione di questo termine: img. Questa intanto prova che la serie è infinitesima

Infine per verifica diretta si prova che img. Si può (finalmente!) concludere che img, cioè che è applicabile il criterio di Leibniz e che la serie converge

pagina pubblicata il 08/03/2003 - ultimo aggiornamento il 01/09/2003