Q 19.

Question

In Example 1 we used the comparison test to show that the series k=1 k32 - k -15k3 +3 converges. Use the limit comparison test to prove the same result.

Step-by-Step Solution

Verified
Answer

The value of limk akbk = 15; which is non zero finite number.The series k=1 bk = k=1 1k32  is convergent by p-series test.Therefore, the series k=1 ak is also convergent.Hence, the series k=1 k32 - k -15k3 +3 is convergent.


1Step 1. Given information is:

k=1 k32 - k -15k3 +3

2Step 2. Finding the term ∑ k = 1 ∞   b k

The terms of the series k=1 k32 - k -15k3 +3 are positive.The series k=1 bk for the series k=1 k32 - k -15k3 +3 is given by:k=1 bk = k=1 k32k3  (Dominant term of numerator and denominator)= k=1 1k32

3Step 3. Evaluating lim k → ∞   a k b k

The ratio limk akbk is given by:limk akbk = limk  k32 - k -15k3 +31k32  (Substitution)=limk k32(k32-k-1)5k3 +3 (Simplify)=limkk31- 1k12 - 1k32k35 + 3k3= limkk31- 1k12 - 1k32k35 + 3k3 (cancel out common factor)= 15

4Step 4. Result

The value of limk akbk = 15; which is non zero finite number.The series k=1 bk = k=1 1k32  is convergent by p-series test.Therefore, the series k=1 ak is also convergent.Hence, the series k=1 k32 - k -15k3 +3 is convergent.