Calculadora de Series
Una calculadora de series permite obtener la suma de una progresión numérica –finita o infinita– y determinar al instante si dicha serie converge. Con solo proporcionar la expresión del término general en función de n y los límites inferior y superior, se obtienen resultados precisos sin necesidad de desarrollar manualmente largas sumas.
Tabla de sumas parciales
| n | aₙ | Sₙ |
|---|
Ejemplo del artículo: 5 · (0,8)ⁿ⁻¹ desde n=1 hasta ∞. Suma teórica
= 25. Suma parcial de 10 términos ≈ 24,49 – convergencia rápida.
¿Qué es una serie matemática?
Una serie es la suma de los términos de una sucesión. Si la sucesión es a₁, a₂, a₃, ..., la serie asociada se escribe como a₁ + a₂ + a₃ + ... y se denota por ∑ aₙ. Cuando la suma incluye los primeros N términos (Sₙ = a₁ + a₂ + ... + aₙ), se habla de suma parcial. Cuando N tiende a infinito, se analiza la convergencia: la serie converge si el límite de las sumas parciales es un número finito; de lo contrario, diverge.
Tipos de series que puedes calcular
La calculadora de series admite cualquier expresión algebraica que describa el término general. Los tipos más habituales incluyen:
- Series aritméticas: cada término se obtiene sumando una constante
dal anterior (aₙ = a₁ + (n-1)·d). La suma de losNprimeros términos esN/2 · (a₁ + aₙ). - Series geométricas: cada término se multiplica por una razón constante
r. La serie infinita geométricaa₁/(1-r)converge si|r| < 1. - Series telescópicas: parte de los términos se cancelan entre sí, dejando una expresión cerrada sencilla.
- Series de potencias: función definida como
∑ cₙ·(x-a)ⁿ, útiles para aproximar funciones como seno, coseno o exponencial. - Series alternadas: los signos de los términos cambian, como la serie armónica alternada
1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ..., que converge aln 2. - p-series: de la forma
∑ 1/nᵖ; convergen sip > 1y divergen sip ≤ 1.
¿Cómo usar la calculadora de series?
Para calcular una suma o analizar convergencia se necesitan tres datos mínimos:
- Término general
aₙ: expresión en función del índicen. Por ejemplo,1/n^2o(1/2)^n. - Índice inicial: suele ser
n=1on=0. Determina desde qué valor de la variable comienza la serie. - Límite superior: un número entero para una suma finita, o el símbolo de infinito (
∞) cuando se desea evaluar la serie completa. En este último caso, la calculadora aplica criterios de convergencia y devuelve el valor límite si existe.
Adicionalmente, la herramienta permite elegir entre mostrar la suma parcial exacta o solo el resultado final de convergencia, facilitando la verificación paso a paso.
Diferencia entre serie convergente y divergente
Una serie convergente es aquella cuya suma infinita tiende a un número real. Por ejemplo, ∑ (1/2)ⁿ = 2 cuando n ≥ 0. En cambio, una serie divergente crece sin límite u oscila indefinidamente, como la serie armónica ∑ 1/n, que tiende a infinito. La convergencia depende del comportamiento del término general: si aₙ no tiende a 0, la serie seguro diverge; pero incluso tendiendo a 0 puede divergir si no decrece lo suficientemente rápido.
Ejemplo práctico: suma de una serie geométrica
Considera la serie geométrica infinita con primer término a₁ = 5 y razón r = 0,8. Su término general es 5·(0,8)ⁿ⁻¹. Para n desde 1 hasta infinito, la suma converge a 5/(1-0,8) = 25. Al introducir esta expresión en la calculadora de series con límite superior infinito, el resultado mostrado será 25, confirmando el valor teórico. Si se solicita la suma de los primeros 10 términos, se obtiene aproximadamente 24,49, lo que ilustra la rápida convergencia de las series geométricas.