Studiare in ℝ la convergenza, puntuale e uniforme, della serie di funzioni:

n = 0 e n x 1 + n x    

Verifica della condizione necessaria.

Se x= 0 il termine n-esimo diventa: f n ( 0 ) = 1 , da cui lim n f n ( 0 ) = 1 e la serie non converge.

Se x> 0 , il limite lim n + e nx 1 + nx = 0 ed è soddisfatta la condizione necessaria.

Se x<0, il limite lim n + e n x 1 n x = 0 ed è soddisfatta la conzione necessaria.

Se x> 0 vediamo se il lim n n 2 e n x 1 + n x = 0 . Applicando il criterio del rapporto per la convergenza delle successioni si ha:

lim n a n + 1 a n = lim n ( n + 1 ) 2 · e ( n + 1 ) x 1 + ( n + 1 ) x · 1 + n x n 2 e n x = lim n ( n + 1 n ) 2 1 + n x 1 + n x + x · e x = lim n ( 1 + 1 n ) 2 · 1 1 + x 1 + n x · e x = e x < 1

Quindi da un certo punto in poi n 2 · e n x 1 + n x < 1 e n x 1 + n x < 1 n 2 .

Poichè la serie armonica n = 1 1 n 2 converge, per il criterio di Weierstrass, anche la serie n = 0 e n x 1 + n x converge totalmente e quindi anche uniformemente e puntualmente per x>0.

Se x <0 a serie può essere scritta nella forma: n = 0 e n x 1 n x e in questo caso ci saranno infiniti punti di discontinuità prodotti dalla condizione: 1 n x = 0 x = 1 n che tenderanno ad accumularsi verso lo zero da sinistra.

La serie non converge a nessuna funzione finita.


Le prime tre somme parziali per n= 50 (arancio), n= 100 (blu) e n=250 (rosso)

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