Criterio della radice


Consideriamo la serie

a1 + a2 + a3 + a4 + ....

essa converge asolutamente se vale

limk→∞ k|ak| = α < 1 essendo α un numero reale positivo e la determinazione della radice quella positiva.

Ad esempio, nelle serie armonica
1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ...+ 1/n + ...
se faccio
limk→∞ k|1/k| ottengo 1
e quindi la serie armonica non converge assolutamente (come abbiamo gia' visto)

Intuitivamente, se faccio, radici sempre piu' grandi e trovo che i valori di tali radici "sono abbastanza lontani" da 1 allora la serie converge assolutamente, cioe' converge la serie dei suoi moduli
|a1| + |a2| + |a3| + |a4| + ....
cioe' se, ad esempio, considerata la serie armonica
1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ...
faccio
100|1/100| = 0,954992586
1.000|1/1.000| = 0,993116048
10.000|1/10.000|= 0,999309463
ottengo valori sempre piu' vicini ad 1 e che non "sono abbastanza lontani" da 1
Per calcolarli ho impostato sulla calcolatrice del computer 1/n(1/n) e con n = 100.000 gia' la calcolatrice si rifiuta di calcolare il risultato

essendo la dimostrazione abbastanza semplice questa la dimostriamo
devo dimostrare che se vale
limk→∞ k|ak| = α < 1
allora converge la serie
|a1| + |a2| + |a3| + |a4| + ....

Se l'ipotesi e' vera allora posso trovare un numero β positivo tale che sia compreso fra α ed 1
α < β < 1
e quindi
k|ak| < β
elevando a k entrambe i membri, se k e' abbastanza grande avremo
|ak| ≤ βk
Se β e' positivo e minore di 1 allora la serie geometrica βk + βk+1 + βk+2... e' convergente
Ma tale serie e' una maggiorante della serie
|ak+1| + |ak+2| + |ak+3| + ....
che quindi converge, come volevamo

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