Sr Examen

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Suma de la serie (-1)^k*x^k/(((2*k+1)*(2*k+3)))



=

Solución

Ha introducido [src]
  oo                     
____                     
\   `                    
 \              k  k     
  \         (-1) *x      
  /   -------------------
 /    (2*k + 1)*(2*k + 3)
/___,                    
k = 1                    
$$\sum_{k=1}^{\infty} \frac{\left(-1\right)^{k} x^{k}}{\left(2 k + 1\right) \left(2 k + 3\right)}$$
Sum(((-1)^k*x^k)/(((2*k + 1)*(2*k + 3))), (k, 1, oo))
Radio de convergencia de la serie de potencias
Se da una serie:
$$\frac{\left(-1\right)^{k} x^{k}}{\left(2 k + 1\right) \left(2 k + 3\right)}$$
Es la serie del tipo
$$a_{k} \left(c x - x_{0}\right)^{d k}$$
- serie de potencias.
El radio de convergencia de la serie de potencias puede calcularse por la fórmula:
$$R^{d} = \frac{x_{0} + \lim_{k \to \infty} \left|{\frac{a_{k}}{a_{k + 1}}}\right|}{c}$$
En nuestro caso
$$a_{k} = \frac{\left(-1\right)^{k}}{\left(2 k + 1\right) \left(2 k + 3\right)}$$
y
$$x_{0} = 0$$
,
$$d = 1$$
,
$$c = 1$$
entonces
$$R = \lim_{k \to \infty}\left(\frac{2 k + 5}{2 k + 1}\right)$$
Tomamos como el límite
hallamos
$$R^{1} = 1$$
$$R = 1$$
Respuesta [src]
/   /                              /  ___\\               
|   |15/2 + 5*x   (-15 - 15*x)*atan\\/ x /|               
|-x*|---------- + ------------------------|               
|   |     2                   5/2         |               
|   \    x                 2*x            /               
|-------------------------------------------  for |x| <= 1
|                     15                                  
|                                                         
|             oo                                          
<           ____                                          
|           \   `                                         
|            \           k  k                             
|             \      (-1) *x                              
|              )  --------------               otherwise  
|             /          2                                
|            /    3 + 4*k  + 8*k                          
|           /___,                                         
|           k = 1                                         
\                                                         
$$\begin{cases} - \frac{x \left(\frac{5 x + \frac{15}{2}}{x^{2}} + \frac{\left(- 15 x - 15\right) \operatorname{atan}{\left(\sqrt{x} \right)}}{2 x^{\frac{5}{2}}}\right)}{15} & \text{for}\: \left|{x}\right| \leq 1 \\\sum_{k=1}^{\infty} \frac{\left(-1\right)^{k} x^{k}}{4 k^{2} + 8 k + 3} & \text{otherwise} \end{cases}$$
Piecewise((-x*((15/2 + 5*x)/x^2 + (-15 - 15*x)*atan(sqrt(x))/(2*x^(5/2)))/15, |x| <= 1), (Sum((-1)^k*x^k/(3 + 4*k^2 + 8*k), (k, 1, oo)), True))

    Ejemplos de hallazgo de la suma de la serie