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Criteri di Convergenza

Confronto, Rapporto e Radice. I tre "Test" fondamentali per scoprire se una serie a termini positivi converge o diverge senza doverla calcolare.

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Regola fondamentale: Questi criteri funzionano SOLO se la serie è a termini positivi (cioè se an0a_n \ge 0 per ogni nn). Se ci sono dei segni "meno" mescolati, devi usare i criteri per le serie a segno alterno (nella prossima lezione).

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Il Criterio del Confronto

È il criterio più intuitivo di tutti. Si basa sull'idea di paragonare la nostra serie "brutta" a una delle Serie Notevoli che abbiamo imparato nella lezione precedente (Armonica, Geometrica, ecc.).

Le due regole logiche:

  • 🧱
    Il Soffitto (Convergenza)Se la tua serie è più piccola di una serie che Converge, allora è schiacciata verso il basso e Converge anche lei!
  • 🚀
    Il Pavimento (Divergenza)Se la tua serie è più grande di una serie che Diverge, allora viene spinta verso l'alto ed è costretta a Divergere a ++\infty.
Serie Nota (Converge)Nostra Serie

L'Evoluzione: Il Confronto Asintotico

A volte è difficile dimostrare che una serie è strettamente maggiore o minore di un'altra. In tal caso, si usa il limite del rapporto:

limnanbn=l(0<l<+)\lim_{n \to \infty} \frac{a_n}{b_n} = l \quad (0 < l < +\infty)

Se il limite è un numero finito diverso da zero, significa che le due serie si comportano allo stesso modo all'infinito. Se una converge, converge anche l'altra. Se una diverge, diverge anche l'altra!


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Criterio del Rapporto (D'Alembert)

Questo criterio è la tua arma segreta quando nella serie compaiono i Fattoriali (n!n!) o gli Esponenziali (ana^n). Consiste nel fare il limite del rapporto tra un termine e il suo precedente.

La Formula del Test
limnan+1an=L\lim_{n \to \infty} \frac{a_{n+1}}{a_n} = L
L<1L < 1

Converge

I termini decrescono velocemente, la somma è finita.

L>1L > 1

Diverge

I termini crescono, la somma esplode a infinito.

L=1L = 1

Test Fallito

Il criterio non funziona. Devi usare un altro metodo.


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Criterio della Radice (Cauchy)

Fratello gemello del Criterio del Rapporto. Si usa quasi esclusivamente quando TUTTA la funzione della tua serie è elevata alla nn.

La Formula del Test
limnann=L\lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{a_n} = L

Come si leggono i risultati?

Esattamente nello stesso identico modo del criterio del Rapporto!

  • Se L<1L < 1     \implies Converge
  • Se L>1L > 1     \implies Diverge
  • Se L=1L = 1     \implies Test Fallito (Boh!)