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[Resuelto] prefinal ej. 2 26/11/15

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  1. Sea \((a_n)\) una sucesión de números no negativos tal que \(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{a_n}{n}\) es una serie convergente.
    Probar que \(\underline{lim}\ a_n=0\)

Supongamos que \(\underline{lim}\ a_n=s > 0\). Entonces hay finitos \(n\) tales que \(\forall \varepsilon > 0\) se tiene que \(a_n < s - \varepsilon\).
Entonces, si elegimos \(\varepsilon=\frac{s}{2}\) sabemos que existe \(n_0\) tal que, si \(n > n_0\) entonces \(a_n \geq \frac{s}{2}\).
Ahora podemos acotar.

$$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{a_n}{n}=\sum_{i=1}^{n_0} \frac{a_i}{i}+\sum_{j=n_0+1}^{\infty} \frac{a_j}{j}\geq\sum_{i=1}^{n_0} \frac{a_i}{i}+\sum_{j=n_0+1}^{\infty} \frac{\frac{s}{2}}{j}=\sum_{i=1}^{n_0} \frac{a_i}{i}+\frac{s}{2}\sum_{j=n_0+1}^{\infty} \frac{1}{j}$$
Podemos ver que nos queda una suma finita y una suma que diverge. Entonces encontramos una serie que es menor que \(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{a_n}{n}\) y que diverge. Así que \(\sum_{n=1}^{\infty} \frac{a_n}{n}\) diverge. Absurdo! Entonces \(\underline{lim}\ a_n\leq0\) Como \(a_n\geq0\) para todo n, \(\underline{lim}\ a_n\geq0\). Por lo tanto \(\underline{lim}\ a_n=0\) En el parcial habría que justificar un poquito mejor, pero ésa es la idea general.

Editado 1 vez.

Te falta ver el caso donde la sucesión no es convergente.

Firma

Quimey

Pero, no entiendo, yo no supuse que \(a_n\) converge o si? :S

Perdón, no había visto que era límite inferior.