D2631. Сумма ряда с заданной точностью

Задача

Найти количество членов ряда, требуемых для получения значения  [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } } } [/latex] с точностью до [latex]\varepsilon [/latex], а также найти само значение суммы с заданной точностью.

Входные данные: 

Точность [latex]\varepsilon [/latex].

Выходные данные:

Количество членов ряда [latex]n[/latex].
Значение суммы [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } } } [/latex].

Тесты

 №  Входные данные  Выходные данные
 [latex]\varepsilon[/latex]  [latex]n[/latex]  [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } } } [/latex]
 1  0.01  98  4.74785
 2  1e-7  4188  5.71199
 3  1e-9  8900  5.71208
 4  1  1  0.367879

Код программы

Решение

Докажем, что ряд [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } } } [/latex] сходится. Обозначим общий член данного ряда [latex]x_n[/latex]. Поскольку все члены ряда положительны, воспользуемся предельным признаком сравнения рядов. Для сравнения возьмём сходящийся ряд [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ \frac { 1 }{ { n }^{ 2 } } } [/latex], общий член которого обозначим [latex]b_n[/latex]: [latex]\lim\limits_{ n\rightarrow \infty }{ \frac { x_n }{ b_n } }=\lim\limits_{ n\rightarrow \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } }{ n }^{ 2 } }=K[/latex], тогда данный ряд сходится, если [latex]0<K<\infty [/latex], либо [latex]K=0[/latex].
[latex]\lim\limits_{ n\rightarrow \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } }{ n }^{ 2 } }=\lim\limits_{ n\rightarrow \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } }{ e }^{ {2}{\ln { \left( n \right)} } } }=\lim\limits_{ n\rightarrow \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n }+{ {2}{\ln { \left( n \right)} } } }}={ e }^{ -\infty }=0 [/latex].
[latex]K=0[/latex], а значит ряд [latex]\sum\limits_{ n=1 }^{ \infty }{ { e }^{ -\sqrt [ 3 ]{ n } } } [/latex] сходится и значение суммы является конечным числом. Тогда для сколь угодно малого [latex]\varepsilon >0[/latex] найдётся номер, начиная с которого каждый последующий член ряда меньше [latex]\varepsilon[/latex]

Ссылки

D2547. Cумма ряда

Задача

Доказать сходимость и найти сумму ряда [latex]\sum \limits_{n=1}^{\infty}\left(\frac{1}{2^n}+\frac{1}{3^n}\right)[/latex].

Код на C++

Код на Java

Решение

Разобьем ряд на два: [latex]\frac{1}{2^n}[/latex] и [latex]\frac{1}{3^n}[/latex]. Оба ряда являются бесконечно убывающими геометрическими прогрессиями, следовательно они сходятся и сумма этих рядов тоже будет сходиться. Знаменателем первой прогрессии([latex]s_1[/latex]) будет [latex]\frac{1}{2}[/latex], а знаменателем второй([latex]s_2[/latex]) — [latex]\frac{1}{3}[/latex]. Тогда по формуле суммы бесконечно убывающей прогрессии: [latex]s=\frac{b_1}{1-q}[/latex], где [latex]b_1[/latex] первый член прогрессии, а [latex]q[/latex] — ее знаменатель. Затем суммируем суммы прогрессий и получаем ответ.

Ответ

[latex]\sum \limits_{n=1}^{\infty}\left(\frac{1}{2^n}+\frac{1}{3^n}\right)=\frac{3}{2}=1.5[/latex].

Ссылки

1.Решение на C++

2.Решение на Java

3.Решение на WolframAlpha