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Resumen de Cesáro

En análisis matemático , la suma de Cesàro (también conocida como media de Cesàro [1] [2] o límite de Cesàro [3] ) asigna valores a algunas sumas infinitas que no son necesariamente convergentes en el sentido habitual. La suma de Cesàro se define como el límite, cuando n tiende a infinito, de la secuencia de medias aritméticas de las primeras n sumas parciales de la serie.

Este caso especial de un método de sumabilidad de matrices recibe el nombre del analista italiano Ernesto Cesàro (1859-1906).

El término sumatoria puede ser engañoso, ya que algunas afirmaciones y pruebas sobre la sumatoria de Cesáro pueden implicar la estafa de Eilenberg-Mazur . Por ejemplo, se aplica comúnmente a la serie de Grandi con la conclusión de que la suma de esa serie es 1/2.

Definición

Sea una secuencia , y sea

sea ​​su k- ésima suma parcial .

La sucesión ( a n ) se llama Cesàro sumable , con Cesàro suma A , si, cuando n tiende a infinito, la media aritmética de sus primeras n sumas parciales s 1 , s 2 , ..., s n tiende a A :

El valor del límite resultante se llama suma de Cesàro de la serie. Si esta serie es convergente, entonces es sumable de Cesàro y su suma de Cesàro es la suma usual.

Ejemplos

Primer ejemplo

Sea a n = (−1) n para n ≥ 0. Es decir, es la secuencia

Sea G la serie

La serie G se conoce como la serie de Grandi .

Sea la secuencia de sumas parciales de G :

Esta sucesión de sumas parciales no converge, por lo que la serie G es divergente. Sin embargo, G es sumable en Cesáreo. Sea la sucesión de medias aritméticas de las primeras n sumas parciales:

Entonces

y por lo tanto, la suma de Cesàro de la serie G es 1/2 .

Segundo ejemplo

Como otro ejemplo, sea n = n para n 1. Es decir, ¿es la secuencia?

Sea G ahora la serie

Entonces la secuencia de sumas parciales es

Como la sucesión de sumas parciales crece sin límite, la serie G diverge hasta el infinito. La sucesión ( t n ) de medias de sumas parciales de G es

Esta sucesión también diverge hasta el infinito, por lo que G no es sumable según el método de Cesàro. De hecho, para la serie de cualquier sucesión que diverge hasta el infinito (positivo o negativo), el método de Cesàro también conduce a la serie de una sucesión que diverge de la misma manera, y por lo tanto, dicha serie no es sumable según el método de Cesàro.

(C, α )suma

En 1890, Ernesto Cesàro planteó una familia más amplia de métodos de suma que desde entonces se han denominado (C, α ) para números enteros no negativos α . El método (C, 0) es simplemente una suma ordinaria, y (C, 1) es la suma de Cesàro descrita anteriormente.

Los métodos de orden superior se pueden describir de la siguiente manera: dada una serie Σ a n , definir las cantidades

(donde los índices superiores no denotan exponentes) y definen Ealfa
n
Ser unalfa
n
para la serie 1 + 0 + 0 + 0 + ... . Entonces la suma (C, α ) de Σ a n se denota por (C, α )-Σ a n y tiene el valor

si existe (Shawyer y Watson 1994, págs. 16-17). Esta descripción representa una aplicación iterada α veces del método de suma inicial y puede reformularse como

De manera aún más general, para α ∈ \ , sea Aalfa
n
estar implícitamente dado por los coeficientes de la serie

y Ealfa
n
como se indica más arriba. En particular, Ealfa
n
son los coeficientes binomiales de potencia −1 − α . Entonces la suma (C, α ) de Σ a n se define como se indica anteriormente.

Si Σ a n tiene una suma (C, α ) , entonces también tiene una suma (C, β ) para cada β > α , y las sumas concuerdan; además tenemos a n = o ( n α ) si α > −1 (ver notación o pequeña ).

Cesàro sumabilidad de una integral

Sea α ≥ 0. La integral es (C, α ) sumable si

existe y es finito (Titchmarsh 1948, §1.15). El valor de este límite, en caso de existir, es la suma (C, α ) de la integral. Análogamente al caso de la suma de una serie, si α = 0 , el resultado es la convergencia de la integral impropia . En el caso α = 1 , la convergencia (C, 1) es equivalente a la existencia del límite

que es el límite de medias de las integrales parciales.

Como es el caso de las series, si una integral es (C, α ) sumable para algún valor de α ≥ 0 , entonces también es (C, β ) sumable para todo β > α , y el valor del límite resultante es el mismo.

Véase también

Referencias

  1. ^ Hardy, GH (1992). Serie Divergente . Providence: Sociedad Matemática Estadounidense. ISBN 978-0-8218-2649-2.
  2. ^ Katznelson, Yitzhak (1976). Introducción al análisis armónico . Nueva York: Dover Publications. ISBN 978-0-486-63331-2.
  3. ^ Henk C. Tijms (2003). Un primer curso sobre modelos estocásticos. John Wiley & Sons. pág. 439. ISBN 978-0-471-49880-3.

Bibliografía