Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho Q = 1 / 5 - 2 / 5^2 + 3 / 5^3 - ... + 2021 / 5^2021 - 2022 / 5^2022. CMR Q < 5 / 36

Cho Q = 1 / 5 - 2 / 5^2 + 3 / 5^3 - ... + 2021 / 5^2021 - 2022 / 5^2022, CMR Q < 5 / 36
1 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
18
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
To evaluate the series

\[
Q = \sum_{n=1}^{2022} \frac{(-1)^{n-1} n}{5^n},
\]

we can look for a way to sum this series conveniently.

The series can be rewritten in a more manageable form. First, consider the function

\[
S(x) = \sum_{n=1}^{\infty} n x^n,
\]

where \( |x| < 1 \). The formula for this series is related to the derivative of the geometric series. Recall that

\[
\sum_{n=0}^{\infty} x^n = \frac{1}{1 - x} \quad \text{for } |x| < 1.
\]

Taking the derivative with respect to \( x \):

\[
\sum_{n=1}^{\infty} n x^{n-1} = \frac{1}{(1-x)^2}.
\]

Multiplying by \( x \) gives:

\[
\sum_{n=1}^{\infty} n x^n = \frac{x}{(1-x)^2}.
\]

Now, we want to consider \( S(-1/5) \):

\[
S\left(-\frac{1}{5}\right) = \sum_{n=1}^{\infty} n \left(-\frac{1}{5}\right)^n = \frac{-\frac{1}{5}}{\left(1 + \frac{1}{5}\right)^2} = \frac{-\frac{1}{5}}{\left(\frac{6}{5}\right)^2} = \frac{-\frac{1}{5}}{\frac{36}{25}} = -\frac{25}{180} = -\frac{5}{36}.
\]

Since we desire only the first 2022 terms of this series and a negative sign is accounted for, the partial sum can be determined using

\[
Q = S\left(-\frac{1}{5}\right) - \frac{2022}{5^{2022}} \quad \text{(contribution from } n=2022 \text{ omitted)}.
\]

However, due to the behavior of the series with alternating signs, we note:

1. Each term \( \frac{n}{5^n} \) gets smaller, contributing less and less as \( n \) increases.
2. The series converges rapidly due to the factor \( 5^n \) in the denominator.

So we have:

\[
Q = -\frac{5}{36} + \frac{2022}{5^{2022}}.
\]

The critical part here is evaluating the term \( \frac{2022}{5^{2022}} \). It's evident that for relatively small \( n \), \( Q \) will be dominated by the sum of the first few terms, with additional terms rapidly decreasing. The term \( \frac{2022}{5^{2022}} \) will be very small compared to \( -\frac{5}{36} \).

Now, since \( Q < -\frac{5}{36} + \text{(a small positive term)} \), we see that

\[
Q < 0 \quad \text{and definitely} \quad Q < -\frac{5}{36} \text{ for all terms up to } 2022.
\]

Thus, concluding

\[
Q < \frac{5}{36}.
\]

Hence, we confirm that

\[
\boxed{Q < \frac{5}{36}}.
\]
2
0
Nam Nam
01/01 21:19:00
+5đ tặng

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×