היכן הטור מתכנס במידה שווה בעזרת משפט דלמבר

קבעו בעזרת משפט דלמבר, היכן הטור הבא מתכנס במידה שווה והיכן סכום הטור הוא פונקציה רציפה.
הטור הנתון הינו:

\sum_{n=1}^{\infty}\frac{\ln(n)}{n}(x-1)^n

נחשב את רדיוס ההתכנסות בעזרת משפט דלמבר:

R=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n}{a_{n+1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{\ln(n)}{n}\frac{n+1}{\ln(n+1)}

נשים לב כי מתקיים:

\frac{n\ln(n)}{n\ln(n+1)}\leq\frac{(n+1)\ln(n)}{n\ln(n+1)}\leq\frac{(n+1)\ln(n+1)}{n\ln(n+1)}

נשים לב כי מתקיים:

\lim_{n+1}\frac{n\ln(n)}{n\ln(n+1)}=1,\quad\lim_{n\infty}\frac{n+1}{n}=1

לכן, לפי משפט הסנדוויץ מתקיים:

R=\lim_{n\to\infty}\frac{(n+1)\ln(n)}{n\ln(n+1)}=1

כלומר הטור מתכנס ב-(0,2) .נבדוק בקצוות:

  • בנקודה x=0 מתקבל טור לייבניץ שמתכנס.
  • בנקודה x=2 מתקבל טור הרמוני שמתבדר.

מכאן נוכל להסיק כי שהטור מתכנס בטווח [0,2) ושם הסכום רציף לפי משפט.