¿Cómo se llama la serie [math] \ displaystyle \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ frac {n} {2 ^ n} [/ math]?

Se llama una serie aritmético-geométrica; consulte http: //www.artofproblemsolving.c… para obtener más detalles. Sin embargo, este nombre no es único; también se le ha llamado una serie aritmético-geométrica. Consulte http://planetmath.org/Arithmetic… para obtener más detalles.

Para calcular sumas infinitas de esta forma, generalmente establece la suma infinita igual a una cantidad S, y luego inspecciona los términos reales y los escribe en términos de S.

Por ejemplo,
[matemáticas] S = 1/2 + 2/4 + 3/8 + 4/16 + \ puntos [/ matemáticas]

[matemáticas] S = \ dfrac {1} {2} + \ dfrac {1} {2} \ left (\ dfrac {2} {2} + \ dfrac {3} {4} + \ dfrac {4} {8 } + \ puntos \ derecha) [/ matemáticas]

[matemáticas] S = \ dfrac {1} {2} + \ dfrac {1} {2} \ left (S + \ displaystyle \ sum_ {i = 1} ^ {\ infty} \ dfrac {1} {2 ^ i } \ right) [/ math]

[matemáticas] S = \ dfrac {1} {2} + \ dfrac {1} {2} \ left (1 + S \ right) [/ math]

[matemáticas] \ dfrac {S} {2} = 1 [/ matemáticas]

[matemáticas] S = 2 [/ matemáticas]

Un enfoque alternativo se basa en generar series. Solo conociendo la identidad

[matemáticas] \ frac {1} {1-x} = \ displaystyle \ sum_ {n = 0} x ^ n [/ matemáticas]

que converge en [matemáticas] -1

[matemáticas] x \ frac {d} {dx} \ frac {1} {1-x} = \ frac {x} {(1-x) ^ 2} = \ displaystyle \ sum_ {n = 0} nx ^ n [/matemáticas]

Entonces es solo cuestión de evaluar [matemáticas] \ frac {x} {(1-x) ^ 2} [/ matemáticas] en [matemáticas] x = \ frac {1} {2} [/ matemáticas] y obtienes tu respuesta, 2.

No estoy seguro de cómo se llama, pero aquí hay una forma de calcular la suma.
S = 1/2 + 2/4 + 3/8 +… n / (2 ^ n)
2S = 1 + 2/2 + 3/4 + 4/8 +… n / (2 ^ (n-1))
S = 2S-S = (1 – n / (2 ^ n)) + (1/2 + 1/4 + 1/8 +… 1/2 ^ (n-1)) = 2 – n / 2 ^ n – 1/2 ^ (n-1) =
2 – (n + 2) / 2 ^ n
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Como la suma es infinita, es solo 2.