Перейти до вмісту
MathSolver Pro
  • Відкрити розв’язувач
  • Запитати ШІ-репетитора
  • Знайти курс AP
  • Створити тест
  • Відкрити калькулятор
  • Графічний калькулятор
  • Усі калькулятори
  • Читати посібники з математики
↑ ↓Enter — відкрити · Esc — закрити
Розв’язати задачу
Послідовності та рядиАлгебраУніверситет≈ 2:47

Обчисліть суму 1/n⁴ від n=1 до ∞

Анімований покроковий урок. Натисніть «Відтворити», щоб дивитися кроки із субтитрами, або прочитайте кроки й розшифровку нижче. Відповідь: Ряд збігається (гранична ознака порівняння з Σ 1/n^4); сума ≈ 1.082323234 (збігається з π⁴/90 до 10+ знаків).

Записане відео: голос і текст на екрані англійською мовою. Субтитри: Українська. Щоб прослухати озвучення цією мовою, відкрийте інтерактивну версію.

Англійське відео: Завантажити MP4 (1.0 MB) · Субтитри (WebVTT): Українська · Англійські субтитри (WebVTT)

Кроки на екрані

  1. 1. Задача
    Розібраний приклад
    ∑n=1∞1n4\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{{n}^{4}}
  2. 2. Крок за кроком
    1. ∑n=1∞1n4\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{{n}^{4}}
      Записуємо ряд
    2. lim⁡n→∞1n4=0\lim_{n\to\infty} \frac{1}{{n}^{4}} = 0
      Необхідна ознака збіжності
    3. lim⁡n→∞an1/n4=1\lim_{n\to\infty} \frac{a_n}{1/n^{4}} = 1
      Гранична ознака порівняння з узагальненим гармонічним рядом
    4. Оцінити суму чисельно
  3. 3. Відповідь
    ∑n=1∞1n4 збігається≈1.082323234\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{{n}^{4}} \ \text{збігається} \approx 1.082323234

    limit comparison with Σ 1/n^4 ⇒ converges, S ≈ 1.082323234 (matches π⁴/90 to 10+ digits)

  4. 4. Перевірка
    • Часткові суми (підтвердження, а не доведення): S₁₀ = 1.0820366, S₁₀₀ = 1.0823229, S₁₀₀₀ = 1.0823232, S₁₀₀₀₀ = 1.0823232

Розшифровка

Задача. Ось задача: Обчисліть суму 1/n у степені 4 від n дорівнює 1 до нескінченність. Визначимо, чи збігається або розбігається Σ 1 / n у степені 4 (n від 1 до ∞).

Крок за кроком. Записуємо ряд. Σ a(n) при n дорівнює 1, 2, 3, … де a(n) дорівнює 1 / n у степені 4. Перші члени: 1, 0.0625, 0.0123457, 0.00390625, …. Необхідна ознака збіжності. lim a(n) дорівнює 0, тому необхідна ознака нічого не вирішує; члени ряду справді спадають, тож потрібна тонша ознака. Гранична ознака порівняння з узагальненим гармонічним рядом. Додатні члени: члени ряду спадають приблизно як 1/n у степені 4 (оцінка за a(2N)/a(N)), тому порівнюємо з Σ 1/n у степені 4: lim a(n) помножити на n у степені 4 дорівнює 1. Границя — додатне скінченне число, отже, ряд поводиться так само, як узагальнений гармонічний ряд Σ 1/n у степені 4, який збігається, бо p більше ніж 1. Оцінити суму чисельно. Часткові суми S N обчислено для кількох N та екстрапольовано до N → ∞ (екстраполяція Річардсона; для знакозмінних членів спершу береться середнє). Дві незалежні екстраполяції збігаються з точністю кращою за 10 у степені мінус 10 і дають S приблизно 1.082323234. Показана замкнена форма — чисельне ототожнення, а не доведення.

Відповідь. Отже, відповідь: Ряд збігається (гранична ознака порівняння з Σ 1/n у степені 4; сума приблизно 1.082323234 (збігається з пі у степені 4 поділити на 90 до 10+ знаків). Ряд збігається, якщо його часткові суми прямують до скінченного числа. Для цього члени ряду мають прямувати до 0, але самого цього недостатньо (гармонічний ряд розбігається), тому для відповіді застосовується ознака порівняння, ознака Д штрих Аламбера, радикальна ознака Коші, ознака Лейбніца або інтегральна ознака.

Перевірка. Часткові суми (підтвердження, а не доведення): S₁₀ дорівнює 1.0820366, S₁₀₀ дорівнює 1.0823229, S₁₀₀₀ дорівнює 1.0823232, S₁₀₀₀₀ дорівнює 1.0823232.

Схожі уроки

Обчисліть суму 1/n⁴ від n=1 до ∞ — покроковий відеоурок