Σ n = 1 ∞ ( − 1 ) n − 1 sin n x n n = Σ n = 1 ∞ ( − 1 ) n − 1 sin n x n 3 / 2 \Sigma_{n=1}^{\infty} \dfrac{(-1)^{n-1}\sin nx}{n\sqrt n}
\\=\Sigma_{n=1}^{\infty} \dfrac{(-1)^{n-1}\sin nx}{n^{3/2}} Σ n = 1 ∞ n n ( − 1 ) n − 1 sin n x = Σ n = 1 ∞ n 3/2 ( − 1 ) n − 1 sin n x
Let a n = ( − 1 ) n − 1 sin n x n 3 / 2 a_n=\dfrac{(-1)^{n-1}\sin nx}{n^{3/2}} a n = n 3/2 ( − 1 ) n − 1 sin n x
⇒ a n + 1 = ( − 1 ) n sin ( n + 1 ) x ( n + 1 ) 3 / 2 \Rightarrow a_{n+1}=\dfrac{(-1)^{n}\sin (n+1)x}{(n+1)^{3/2}} ⇒ a n + 1 = ( n + 1 ) 3/2 ( − 1 ) n sin ( n + 1 ) x
Now, p = lim n → ∞ ∣ a n + 1 a n ∣ = lim n → ∞ ∣ ( − 1 ) n sin ( n + 1 ) x ( n + 1 ) 3 / 2 ( − 1 ) n − 1 sin n x n 3 / 2 ∣ p=\lim_{n\rightarrow \infty}|\dfrac{a_{n+1}}{a_n}|=\lim_{n\rightarrow \infty}|\dfrac{\dfrac{(-1)^{n}\sin (n+1)x}{(n+1)^{3/2}}}{\dfrac{(-1)^{n-1}\sin nx}{n^{3/2}}}| p = lim n → ∞ ∣ a n a n + 1 ∣ = lim n → ∞ ∣ n 3/2 ( − 1 ) n − 1 sin n x ( n + 1 ) 3/2 ( − 1 ) n sin ( n + 1 ) x ∣
= lim n → ∞ ∣ ( − 1 ) sin ( n + 1 ) x . n 3 / 2 ( n + 1 ) 3 / 2 sin n x ∣ = lim n → ∞ ∣ sin ( n + 1 ) x ( 1 + 1 n ) 3 / 2 sin n x ∣ = lim n → ∞ ∣ 1 ( 1 + 1 n ) 3 / 2 ∣ × lim n → ∞ ∣ sin ( n + 1 ) x sin n x ∣ = 1 × ∞ = ∞ =\lim_{n\rightarrow \infty}|{\dfrac{(-1)\sin (n+1)x.n^{3/2}}{(n+1)^{3/2}\sin nx}}|
\\=\lim_{n\rightarrow \infty}|{\dfrac{\sin (n+1)x}{(1+\frac 1n)^{3/2}\sin nx}}|
\\=\lim_{n\rightarrow \infty}|{\dfrac{1}{(1+\frac 1n)^{3/2}}}|\times \lim_{n\rightarrow \infty}|{\dfrac{\sin (n+1)x}{\sin nx}}|
\\=1\times \infty
\\= \infty = lim n → ∞ ∣ ( n + 1 ) 3/2 sin n x ( − 1 ) sin ( n + 1 ) x . n 3/2 ∣ = lim n → ∞ ∣ ( 1 + n 1 ) 3/2 sin n x sin ( n + 1 ) x ∣ = lim n → ∞ ∣ ( 1 + n 1 ) 3/2 1 ∣ × lim n → ∞ ∣ sin n x sin ( n + 1 ) x ∣ = 1 × ∞ = ∞
So, p > 1 p>1 p > 1
Thus, the series is divergent by the ratio test.
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