Kalkulus II
Deret ganti-tanda adalah deret yang suku-sukunya berganti-ganti tandanya (alternating series). Pada artikel ini, kita akan menentukan kekonvergenan deret ganti-tanda.
Kita telah membahas deret-deret yang suku-sukunya tak negatif dalam beberapa artikel sebelumnya. Sekarang persyaratan tak negatif ini kita hapus, sehingga dalam suatu deret suku-sukunya dapat negatif. Khususnya kita memperlihatkan deret-deret yang suku-sukunya berganti-ganti tandanya (alternating series) – yakni, deret yang bentuknya
dengan \(a_n>0\) untuk semua \(n\). Contoh penting adalah deret harmonik ganti tanda
Kita tahu bahwa deret harmonik itu divergen; tapi kita akan melihat dalam waktu singkat bahwa deret harmonik ganti tanda itu konvergen.
Teorema A: Uji Deret Ganti-Tanda.
Andaikan
suatu deret ganti-tanda dengan \(a_n>a_{n+1}>0\). Apabila \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}} a_n = 0\), maka deret konvergen. Selain itu, kesalahan (error) yang dibuat apabila jumlah \(S\) diaproksimasi dengan jumlah \(n\) suku pertama \(S_n\), tidak akan melebihi \(a_{n+1}\).
Contoh 1:
Buktikan bahwa deret harmonik yang ganti tanda
adalah konvergen. Berapa sukukah harus kita ambil agar selisih antara jumlah deret \(S\) dan jumlah parsial \(S_n\) tidak melebihi \(0,01\).
Penyelesaian:
Deret harmonik yang diketahui memenuhi syarat-syarat Teorema A. Jadi deret tersebut konvergen. Kita menginginkan agar \(|S-Sn|≤0,01\). Ini dapat terpenuhi apabila \(a_{n+1}≤0,01\). Karena \(a_{n+1}=1/(n+1)\), maka haruslah \(1/(n+1)≤0,01\). Ketaksamaan ini dipenuhi apabila \(n≥99\). Jadi kita harus mengambil 99 suku untuk menghampiri \(S\) dengan ketelitian yang diinginkan. Dengan uraian tersebut dapat dilihat betapa lambatnya kekonvergenan deret tersebut.
Contoh 2:
Buktikan bahwa deret
adalah konvergen. Hitunglah \(S_5\) dan perkirakanlah kesalahan (galat) yang kita buat apabila jumlah deret itu kita hampiri dengan jumlah parsial tersebut.
Penyelesaian:
Persyaratan Teorema A dipenuhi oleh deret yang diketahui, jadi deret konvergen.
Contoh 3:
Buktikan bahwa \(\displaystyle{\sum_{n=1}^\infty} (-1)^{n+1} \frac{n^2}{2^n} \) konvergen.
Penyelesaian:
Untuk dapat menggambarkan deret itu kita menuliskan beberapa suku permulaan:
Deret itu berganti tanda dan \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}} \frac{n^2}{2^n} = 0 \) (Kaidah I’Hopital), tetapi suku-suku deret tidak menurun dari permulaan. Suku-suku mulai menurun pada suku ketiga; ini sudah cukup, karena kekonvergenan atau kedivergenan deret tidak dipengaruhi oleh suku-suku permulaan. Untuk membuktikan bahwa barisan \(\{n^2/2^n\}\) menurun mulai dari suku ketiga, perhatikan fungsinya
Perhatikan bahwa jika \(x≥3\), turunan
Jadi, \(f\) menurun pada \([3,∞)\), dan demikian pula \(\{n^2/2^n\}\) untuk \(n≥3\).
Purcell, Edwin J., Dale Verberg., dan Steve Rigdon. (2007). Calculus, ed 9. Penerbit Pearson.
Jika Anda merasa artikel ini bermanfaat, bantu klik tombol suka di bawah ini dan tuliskan komentar Anda dengan bahasa yang sopan.
Being deeply loved by someone gives you strength, while loving someone deeply gives you courage.
Lao Tzu