Usando a definição de convergência, como você prova que a sequência {2 ^ -n} converge de n = 1 para infinito?

Usando a definição de convergência, como você prova que a sequência {2 ^ -n} converge de n = 1 para infinito?
Anonim

Responda:

Use as propriedades da função exponencial para determinar N como # | 2 ^ (- n) -2 ^ (- m) | <epsilon # para cada # m, n> N #

Explicação:

A definição de convergência afirma que o #{a}# converge se:

#AA epsilon> 0 "" EE N: AA m, n> N "" | a_n-a_m | <epsilon #

Então, dado #epsilon> 0 # leva #N> log_2 (1 / epsilon) # e # m, n> N # com #m <n #

Como #m <n #, # (2 ^ (- m) - 2 ^ (- n))> 0 # assim # | 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) | = 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) #

# 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) = 2 ^ (- m) (1- 2 ^ (m-n)) #

Agora como # 2 ^ x # é sempre positivo # (1- 2 ^ (m-n)) <1 #, assim

# 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) <2 ^ (- m) #

E como # 2 ^ (- x) # está diminuindo estritamente e #m> N> log_2 (1 / epsilon) #

# 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) <2 ^ (- m) <2 ^ (- N) <2 ^ (- log_2 (1 / epsilon) #

Mas:

# 2 ^ (- log_2 (1 / epsilon)) = 2 ^ (log_2 (epsilon)) = épsilon #

Assim:

# | 2 ^ (- m) - 2 ^ (- n) | <epsilon #

Q.E.D.