2 svar
433 visningar
naytte behöver inte mer hjälp
naytte Online 8429 – Moderator
Postad: 24 maj 2025 15:03 Redigerad: 24 maj 2025 15:03

Bevisa Cauchys integralkriterium

Halloj!

Jag försöker bevisa Cauchys integralkriterium som lyder på följande sätt:

Låt p∈ℤp\in \mathbb{Z} och f:[p,∞)→[0,∞)f:[p,\infty) \to [0, \infty) vara monotont avtagande. Då gäller följande ekvivalens:

∫p∞fxdx konvergerar⇔∑n=p∞fn konvergerar\displaystyle \int_{p}^{\infty}f\left(x\right)\mathrm{d}x\;\text{konvergerar}\iff\sum_{n=p}^{\infty}f\left(n\right)\;\text{konvergerar}

Jag tänker att vi vill visa detta i båda riktningar, främst till höger. Det känns som att vänsterriktningen är ganska enkel att bevisa (serien är alltid större än eller lika med integralen och om serien konvergerar måste givetvis även integralen konvergera). I högerriktningen tänkte jag att man kunde jämföra Riemannsumman för integralen med serien för att se om man kan dra några klyftiga slutsatser. Jag tänker alltså att:

∫p∞fxdx=∑k=p∞fxkΔxk\displaystyle \int_{p}^{\infty}f\left(x\right)\mathrm{d}x=\sum_{k=p}^{\infty}f\left(x_k\right)\Delta x_k

För en passande partition av xx-axeln.

Den andra summan kan man också se som en Riemannsumma:

∑n=p∞fn=∑n=p∞fxnΔxn\displaystyle \sum_{n=p}^{\infty}f\left(n\right)=\sum_{n=p}^{\infty}f\left(x_n\right)\Delta x_n

för en partition av xx-axeln sådan att varje Δxn\Delta x_n får längd 11.

Men jag kommer inte någonstans. Hjälp skulle uppskattas!

AlexMu Online 1377
Postad: 24 maj 2025 15:26 Redigerad: 24 maj 2025 15:29

Spontant tänker jag att, då ff är monotont avtagande, så kan man utnyttja att

∫nn+1fxdx≥fn+1\displaystyle \int\limits_{n}^{n+1}f\left(x\right) dx \geq f\left(n+1\right)

för heltal n≥pn \geq p

Tomten 2110
Postad: 24 maj 2025 15:43

Dela in integr. intervallet i vänsterslutna delintervall och sätt g(x)= sup{f(x): k<=x<k+1} Då g på detta sätt blir styckvis konstant, så blir dess integral = summan t h.  Monotonin ger att f(n)<=g(n) varvid Jämförelsekriteriet ger ==>.

Svara
Close