Kekonvergenan Deret Harmonik Secara Anal

Kekonvergenan Deret Harmonik
secara Analitik dan Numerik
Muhammad Al Kahf
10114032
Matematika ITB 2014

Masalah Pertama

  Selidiki apa yang terjadi dengan jika Apakah anda
mengenalinya ?

Pendekatan dengan
Penaksiran
Definisikan
T(n) sedemikian sehingga
 
Akibatnya,

Karena T(n) adalah fungsi menaik (bukti diserahkan
pada pembaca) dan T(n) terbatas di atas, maka jelas
bahwa T(n) konvergen. Tapi, konvergen kemana ?


Defnisi Integral
  
Akibatnya,

Programming Matlab
for i = 1 : 100
har(i) = 0;
for j = i+1 : 2*i;
har(i) = har(i) + 1/j;
end;
end;
plot(har - log(2));

0
-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
-0.1

-0.12
-0.14
-0.16
-0.18
-0.2
0

10

20

30

40

50

60

70


80

90

100

Masalah Kedua

  

Selidiki juga dengan

Gunakan Hasil Sebelumnya
  

Programming Matlab
for k = 1 : 10;
for i = 1 : 200
har(i, k) = 0;

for j = i+1 : 2^k*i;
har(i, k) = har(i, k)+ 1/j;
end;
end;
plot(har(:, k) - k*log(2));
hold on;
end;

0
-0.05
-0.1
-0.15

-0.2
-0.25
-0.3
-0.35
-0.4
-0.45
0


20

40

60

80

100

120

140

160

180

200


Masalah Ketiga

  Misalkan n mempunyai nilai tetap, selidiki apa yang terjadi

dengan . Tentu nilainya membesar. Bagaimana ukuran
membesarnya ? Carilah suatu fungsi yang dapat digunakan
sebagai ukuran

Batasi  Nilai
Dari
  uraian pada masalah 1 telah kita dapatkan

Perhatikan bahwa fungsi monoton turun untuk setiap
dengan (bukti diserahkan ke pembaca), akibatnya
konvergen ke suatu nilai, sebut c.

  

Dengan cesaro stolz theorem,


Programming Matlab
for i = 1 : 20;
for k = 1 : 20;
har(i, k) = 0;
for j = 1 : i*2^k;
har(i, k) = har(i, k) + 1/j;
end;
end;
plot(har(i, :));
hold on;
end;

20
18
16
14
12
10
8

6
4
2
0
0

2

4

6

8

10

12

14


16

18

20

Masalah Keempat

 Misalkan
merupakan bilangan bulat yang tidak lebih kecil dari
 
Hitung dengan dengan cukup besar. Kesimpulan apa yang
diperoleh

Gunakan fungsi ceiling

   bahwa . Perhatikan bahwa
Jelas

Karena bernilai bilangan bulat, maka kemungkinan nilai

dari adalah dan

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 1000;
har(i) = har(i-1) + 1/i;
end;
i = 1 : 500
f = @(x) ceil(har(2*x)) - ceil(har(x))
plot(i, f(i), ‘ro')

1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2

0.1
0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Masalah kelima

Tentukan
kemungkinan nilai jika
 

Integral lagi
Perhatikan
bahwa
 

Ambil limit kedua ruas

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 3000;
har(i) = har(i-1) + 1/i;
end;
f = @(x) ceil(har(x))
i = 1 : 3000;
kom = f(i);
for i = 1 : 600;
kecil(i) = min(find(kom == f(i) + 1))/i;
besar(i) = max(find(kom == f(i) + 1))/i;
end;
i = 1 : 600;
plot(kecil(i), ‘g’); hold on; plot(besar(i), ‘r’);

3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0

500

1000

1500

7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
0

100

200

300

400

500

600

Masalah Keenam

 Misalkan bilangan terbesar sehingga untuk Tuliskan ini sebagai

Hitung carilah suatu kesimulan mengenai hasil ini. Tentukan
order dari jika membesar tanpa batas.

Lakukan Pengandaian
Asumsikan
dan . Untuk yang cukup besar / menuju
 
maka berlaku

Simpulkan

  

Karena maka
Jadi membesar secara eksponensial

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 1000000;
har(i) = har(i-1) + 1/i;
end;
f = @(x) ceil(har(x))
i = 1 : 1000000;
kom = f(i);
for i = 1 : 14;
nilai(i) = max(find(kom == i));
end;
perbandingan = nilai(2 : end)./nilai(1 : end-1);
plot(perbandingan);
figure; plot(nilai);

3.5

3.4

3.3

3.2

3.1

3

2.9

2.8

2.7
0

2

4

6

8

10

12

14

x 105
7

6

5

4

3

2

1

0
0

2

4

6

8

10

12

14

Masalah ketujuh

Bagaimana
dengan deret
 

Apakah konvergen ? Apakah anda mengenalinya ?

Dirichlet’s Test
Teorema
:
 

Jika adalah barisan monoton turun dengan dan jika jumlah
parsial dari dari terbatas, maka deret konvergen.
Pilih , perhatikan bahwa
Pilih , perhatikan bahwa terbatas
Dengan dirichlet test, konvergen.

Masih ingat dengan deret Mc
Laurin ?
  
Perhatikan
bahwa

Integralkan kedua ruas dengan batas

Pilih

Program Matlab

har(1) = 1;
for i = 2 : 1000
har(i) = har(i-1) + (-1)^(i+1)/i;
end;
plot(har - log(2));

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

-0.1

-0.2
0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Masalah ke Delapan

  
Bagaimana
dengan deret

Apakah deret konvergen ? Apakah anda mengenalinya ?

Tinjau
 
Perhatikan
bahwa
 

Jelas bahwa deret ini divergen karena mengandung
deret harmonik. Tetapi, bagaimana dengan orde
membesarnya ?

Partisi Menjadi 2 Bagian
Bagi
  menjadi 2 bagian :

Akibatnya,

Bagaimana dengan
 
dan
  
Lakukan hal yang sama untuk . Diperoleh bahwa
konvergen menuju

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 10000
if mod(i, 3) ~= 0
har(i) = har(i-1) + 1/i;
else
har(i) = har(i-1) - 1/i;
end;
har1(i) = har(i) - 1/3*log(i/3);
end;
plot(har1);
axis([0, 10000, 1.2, 1.4])

1.4
1.38
1.36
1.34
1.32
1.3
1.28
1.26
1.24
1.22
1.2
0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Masalah ke Sembilan

Bagaimana
dengan deret
 

Apakah deret konvergen ? Apakah Anda mengenalinya

Tinjau
 
Dengan
 
rearrangemen ulang

Perhatikan bahwa bentuk

Konvergen ke sesuai dengan masalah ketujuh.
Sedangkan bentuk di dalam kurung dapat
diselesaikan menggunakan integral

  
Akibatnya,

Bagaimana dengan
 
dan

Kedua
barisan ini tetap konvergen ke . Bukti mirip
 

dengan masalah ke delapan dan diserahkan kepada
pembaca.

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 10000
if mod(i, 3) ~= 0
har(i) = har(i-1) + 1/(2*(i - floor(i/3)) - 1);
else
har(i) = har(i-1) - 1/(2*floor(i/3));
end;
end;
plot(har - 3/2*log(2));
axis([0 10000 -0.05 0.05]

0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0

-0.01

-0.02

-0.03

-0.04

-0.05
0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Masalah ke Sepuluh
Kita
  mengetahui bahwa deret

Divergen. Selidiki order konvergensinya.

Gambarkan
  grafk
Dengan
menggambarkan grafk, kita dapatkan bahwa
 

Karena menaik dan terbatas maka deret ini konvergen. Jadi,
deret ini konvergen dengan orde

Program Matlab
har(1) = 1;
for i = 2 : 1000;
har(i) = har(i-1) + 1/sqrt(i);
after(i) = har(i) - 2*sqrt(i);
end;
plot(after);
axis([0 1000 -1.5 -1]);

-1
-1.05
-1.1
-1.15
-1.2
-1.25
-1.3
-1.35
-1.4
-1.45
-1.5
0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Masalah ke Sebelas

   mengetahui bahwa deret
Kita

Divergen. Selidiki order divergensinya

Lakukan hal yang sama dengan masalah ke
sepuluh.

Masalah ke Dua Belas
Selidiki
 
kekonvergenan

Selidiki kekonvergenan

Selidiki kekonvergenan

Gunakan Teorema Residu untuk
Integral ....

Hah :o >o< :o
Residu itu apa ?

Lemma

  

Kasus
 
Perhatikan
bahwa
 
Gunakan deret laurent

Akibatnya

Kasus
 
Di dalam matematika, dikenal istilah Apery’s

Constant. Istilah ini muncul oleh matematikawan
Prancis, Roger Apery yang membuktikan bahwa
bilangan ini irrasional (1978). Sampai saat ini belum
ada pembuktian apakah bilangan ini transenden atau
tidak.

Yang jika diapproksimasi oleh komputer menghasilkan

Kasus
 
Perhatikan
bahwa
 
Gunakan deret laurent

Akibatnya

Program Matlab 1

har(1) = 1;
for i = 2 : 1000;
har(i) = har(i-1) + 1/i^2;
end;
plot(har - pi^2/6, 'g--', 'LineWidth', 5);

0

-0.1

-0.2

-0.3

-0.4

-0.5

-0.6

-0.7
0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Program Matlab 2

Program Matlab 3

har(1) = 1;
for i = 2 : 50;
har(i) = har(i-1) + 1/i^4;
end;
plot(har - pi^4/90, 'g--', 'LineWidth', 5);

0
-0.01
-0.02

-0.03
-0.04
-0.05
-0.06
-0.07
-0.08
-0.09
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Daftar Pustaka

• Andrescu, Titu dan Gelca, Razvan. 2007. Putnam and Beyond. Springer
• Bak, Joseph dan Newman, Donald J. 2010. Complex Analysis (Third
Edition). Springer.
• Bartle, Robert G. dan Sherbert, Donald R.. 2011. Introduction to Real
Analysis (Fourth Edition). John Wiley & Sons, Inc.
• Churchill, Ruel V. Dan Brown, James Ward. 2014. Complex Variables and
Applications (Ninth Edition). McGraw Hill Education.
• Purcell, dkk. 2011. Kalkulus (Edisi 9) Jilid 2. Jakarta : Penerbit Erlangga

Dokumen yang terkait

Anal isi s K or e sp on d e n si S e d e r h an a d an B e r gan d a P ad a B e n c an a Ala m K li m at ologi s d i P u lau Jaw a

0 27 14

Anal isi s L e ve l Pe r tanyaan p ad a S oal Ce r ita d alam B u k u T e k s M at e m at ik a Pe n u n jang S MK Pr ogr a m Keahl ian T e k n ologi , Kese h at an , d an Pe r tani an Kelas X T e r b itan E r lan gga B e r d asarkan T ak s on om i S OL O

2 99 16

Hubungan Kuantitatif Struktur Aktifitas Senyawa Nitrasi Etil P -Metoksisinamat Terhadap Aktivitas Anti Tuberkulosis Melalui Pendekatan Hansch Secara Komputasi

1 34 82

Perancangan Sistem Informasi Reservasi Tempat Futsal Secara Online Pada Futsal99 Bandung

2 7 1

Sistem Informasi Penjualan Buku Secara Online Pada Toko Buku Bungsu Bandung

4 96 1

Perancangan Persuasi Dalam Penggunaan Obat Bebas Secara Berlebih Melalui Infographic Animasi

4 73 68

Pengaruh Kepercayaan dan Kenyamanan Terhadap Keputusan Pembelian Ikan Hias Secara Online Di Facebook Sebagai Media Promosi (Studi pada konsumen Tan Aquarium Bandung)

11 67 75

Uji Efek Antibakteri Minyak Jintan Hitam (Nigella Sativa) Dalam Kapsul yang Dijual Bebas Selama Tahun 2012 di Kota Padang Terhadap Bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli Secara In Vitro

0 7 5

Pengaruh Perbedaan Lama Kontak Sabun Ekstrak Daun Sirih Terhadap Pertumbuhan Candida Albicans Secara In Vitro

0 0 5

Efektivitas Kombinasi Ekstrak Kunyit (Curcuma Domestica Val) dan Madu Terhadap Ulkus Lambung Mencit BALBc Akibat Pemberian Aspirin Secara Mikroskopis

0 1 7