Tema 3 - Series de números reales
Introducción
Una serie es una “suma infinita” de términos de una sucesión. Formalmente, una serie se escribe como:
Por ejemplo:
Para estudiar rigurosamente el comportamiento de una serie, se define la sucesión de sumas parciales:
La convergencia de la serie se basa en la convergencia de esta sucesión.
Definición
Una serie es convergente si la sucesión de sumas parciales es convergente. Su límite se llama la suma de la serie:
Si , la serie es divergente.
Propiedades
- Si se eliminan un número finito de términos, el carácter (convergencia/divergencia) de la serie no cambia.
- Si converge, entonces: (La condición necesaria de convergencia).
Nota: El recíproco no es cierto en general. Por ejemplo, la serie armónica cumple que , pero es divergente.
Suma de algunos tipos especiales de series
Series geométricas
Una serie geométrica tiene la forma:
La sucesión de sumas parciales es:
Tomando el límite cuando :
Ejemplo
Calcular la fracción irreducible correspondiente al número decimal periódico :
Series de términos positivos
Definición
Una serie es de términos positivos si . Estas series tienen propiedades especiales:
- Si converge, su sucesión de sumas parciales está acotada.
- Si es creciente y no está acotada, entonces diverge hacia .
Criterios de convergencia
-
Criterio de comparación: Sean y series de términos positivos. Si existe tal que:
Entonces:
- Si converge, también lo hace .
- Si diverge, también lo hace .
-
Criterio del cociente: Sea una serie de términos positivos. Si:
Entonces:
- Si , la serie converge.
- Si , la serie diverge.
- Si , el criterio no decide.
-
Criterio de la raíz: Sea una serie de términos positivos. Si:
Entonces:
- Si , la serie converge.
- Si , la serie diverge.
- Si , el criterio no decide.