∑ n = 3 ∞ ( − 1 ) n ( n − 2 ) n 2 2 n ( x − 2 ) n \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{(-1)^n(n-2)}{n^22^n}(x-2)^n n = 3 ∑ ∞ n 2 2 n ( − 1 ) n ( n − 2 ) ( x − 2 ) n
∣ a n + 1 a n ∣ = ∣ ( n + 1 − 2 ) ( n + 1 ) 2 2 n + 1 ( x − 2 ) n + 1 ( n − 2 ) n 2 2 n ( x − 2 ) n ∣ \bigg|\dfrac{a_{n+1}}{a_n}\bigg|=\bigg|\dfrac{\dfrac{(n+1-2)}{(n+1)^22^{n+1}}(x-2)^{n+1}}{\dfrac{(n-2)}{n^22^n}(x-2)^n}\bigg| ∣ ∣ a n a n + 1 ∣ ∣ = ∣ ∣ n 2 2 n ( n − 2 ) ( x − 2 ) n ( n + 1 ) 2 2 n + 1 ( n + 1 − 2 ) ( x − 2 ) n + 1 ∣ ∣
= ( n − 1 ) n 2 2 ( n − 2 ) ( n + 1 ) 2 ∣ x − 2 ∣ → 1 2 ∣ x − 2 ∣ a s n → ∞ =\dfrac{(n-1)n^2}{2(n-2)(n+1)^2}|x-2|\to\dfrac{1}{2}|x-2|\ as\ n\to\infin = 2 ( n − 2 ) ( n + 1 ) 2 ( n − 1 ) n 2 ∣ x − 2∣ → 2 1 ∣ x − 2∣ a s n → ∞
1 2 ∣ x − 2 ∣ < 1 = > ∣ x − 2 ∣ < 2 \dfrac{1}{2}|x-2|<1=>|x-2|<2 2 1 ∣ x − 2∣ < 1 => ∣ x − 2∣ < 2 Radius of convergence: 2. 2. 2.
x = 0 x=0 x = 0
∑ n = 3 ∞ ( − 1 ) n ( n − 2 ) n 2 2 n ( 0 − 2 ) n = ∑ n = 3 ∞ n − 2 n 2 \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{(-1)^n(n-2)}{n^22^n}(0-2)^n=\displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{n-2}{n^2} n = 3 ∑ ∞ n 2 2 n ( − 1 ) n ( n − 2 ) ( 0 − 2 ) n = n = 3 ∑ ∞ n 2 n − 2 Use the Limit Comparison Test with
∑ n = 3 ∞ b n = ∑ n = 3 ∞ 1 n \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}b_n=\displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{1}{n} n = 3 ∑ ∞ b n = n = 3 ∑ ∞ n 1
lim n → ∞ n − 2 n 2 1 n = 1 > 0 \lim\limits_{n\to\infin}\dfrac{\dfrac{n-2}{n^2}}{\dfrac{1}{n}}=1>0 n → ∞ lim n 1 n 2 n − 2 = 1 > 0 The garmonic series ∑ n = 3 ∞ 1 n \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{1}{n} n = 3 ∑ ∞ n 1 diverges as p p p series with p = 1. p=1. p = 1.
Then the series ∑ n = 3 ∞ n − 2 n 2 \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{n-2}{n^2} n = 3 ∑ ∞ n 2 n − 2 diverges by the Limit Comparison Test.
x = 4 x=4 x = 4
∑ n = 3 ∞ ( − 1 ) n ( n − 2 ) n 2 2 n ( 4 − 2 ) n = ∑ n = 3 ∞ ( − 1 ) n ( n − 2 ) n 2 \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{(-1)^n(n-2)}{n^22^n}(4-2)^n=\displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{(-1)^n(n-2)}{n^2} n = 3 ∑ ∞ n 2 2 n ( − 1 ) n ( n − 2 ) ( 4 − 2 ) n = n = 3 ∑ ∞ n 2 ( − 1 ) n ( n − 2 ) Use the Alternating Series Test
a n = n − 2 n 2 a_n=\dfrac{n-2}{n^2} a n = n 2 n − 2
lim n → ∞ a n = lim n → ∞ n − 2 n 2 = 0 \lim\limits_{n\to\infin}a_n=\lim\limits_{n\to\infin}\dfrac{n-2}{n^2}=0 n → ∞ lim a n = n → ∞ lim n 2 n − 2 = 0
a n + 1 = n + 1 − 2 ( n + 1 ) 2 < n − 2 n 2 = a n , n ≥ 3 a_{n+1}=\dfrac{n+1-2}{(n+1)^2}<\dfrac{n-2}{n^2}=a_n, n\geq 3 a n + 1 = ( n + 1 ) 2 n + 1 − 2 < n 2 n − 2 = a n , n ≥ 3 Then the series ∑ n = 3 ∞ ( − 1 ) n ( n − 2 ) n 2 \displaystyle\sum_{n=3}^{\infin}\dfrac{(-1)^n(n-2)}{n^2} n = 3 ∑ ∞ n 2 ( − 1 ) n ( n − 2 ) converges by the Alternating Series Test.
Therefore the interval of convergence is ( 0 , 4 ] . (0, 4]. ( 0 , 4 ] .
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