Bu soruyu çözmek için, verilen serinin genel terimini kısmi kesirlere ayırarak bir teleskopik seri oluşturacağız. Bu yöntem, sonsuz serilerin toplamını bulmada oldukça güçlü ve zarif bir yaklaşımdır.
-
Adım 1: Genel Terimi Kısmi Kesirlere Ayırma
Serinin genel terimi \( \frac{1}{n(n+1)} \) şeklindedir. Bu ifadeyi kısmi kesirlere ayırabiliriz:
\[ \frac{1}{n(n+1)} = \frac{A}{n} + \frac{B}{n+1} \]Paydaları eşitlediğimizde:
\[ 1 = A(n+1) + Bn \]\(n=0\) için: \(1 = A(1) \Rightarrow A=1\)
\(n=-1\) için: \(1 = B(-1) \Rightarrow B=-1\)
Böylece genel terim şu şekilde yazılabilir:
\[ \frac{1}{n(n+1)} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1} \] -
Adım 2: Kısmi Toplamları (Teleskopik Seri) Yazma
Serinin \(N\). kısmi toplamı \(S_N\) olsun. Terimleri açtığımızda, birçok terimin birbirini götürdüğünü göreceğiz:
\[ S_N = \sum_{n=1}^{N} \left( \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1} \right) \] \[ S_N = \left( \frac{1}{1} - \frac{1}{2} \right) + \left( \frac{1}{2} - \frac{1}{3} \right) + \left( \frac{1}{3} - \frac{1}{4} \right) + \dots + \left( \frac{1}{N} - \frac{1}{N+1} \right) \]Ortadaki tüm terimler birbirini götürür (teleskopik etki). Geriye sadece ilk ve son terimler kalır:
\[ S_N = 1 - \frac{1}{N+1} \] -
Adım 3: Sonsuz Serinin Toplamını Bulma
Sonsuz serinin toplamı, kısmi toplamların \(N \to \infty\) limitidir:
\[ S = \lim_{N \to \infty} S_N = \lim_{N \to \infty} \left( 1 - \frac{1}{N+1} \right) \]\(N \to \infty\) iken, \( \frac{1}{N+1} \to 0 \) olur.
\[ S = 1 - 0 = 1 \]
Bu seri, klasik bir teleskopik seri örneğidir ve toplamı 1'dir.
Cevap E seçeneğidir.