无穷级数习题(2)

2019-02-20 22:25

第六部分 无穷级数 第 6 页 共 20 页

??11分析:取un??,vn?可以排除选项(A),(B)及(D)。因为级数?un,?vn都发

nnn?1n?1???散,所以级数

?un?1?n,

?vn?1n都发散,因而

?(un?1n?vn)发散。故选(C)。

17.设正项级数

?un?1n收敛,则[ ]

(A) 极限limun?1u小于1。 (B) 极限limn?1小于等于1。

n??un??unnun?1u存在,其值小于1。(D) 若极限limn?1存在,其值小于等于1。

n??un??unn(C) 若极限lim

答 D

?un?1分析:根据比值判敛法,若极限lim存在,则当其值大于1时,级数?un发散。

n??un?1n?1因此选项(D)正确。取un?2排除选项(C)。因为正项级数?un收敛并不能保证极限

nn?1limun?1存在,所以选项(A),(B)不对。

n??un18.下列命题中正确的是[ ] (A) 若幂级数

?anxn的收敛半径为R?0,则limn?0?an?11?。

n??aRn?an?1n(B) 若极限lim不存在,则幂级数?anx没有收敛半径。

n??an?0n??(C) 若幂级数

?an?0?n[?1,1]的收敛域为,则幂级数的收敛域为[?1,1]。 xnax?nnnn?1?(D) 若幂级数

答 D

?anx的收敛域为[?1,1],则幂级数?nn?0annx的收敛域为[?1,1]。

n?0n?1分析:极限liman?11??只是收敛半径为R?的一个充分条件,因此选项(A)不对。

n??a?n 6

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?幂级数

?an?0nx没有收敛半径存在而且惟一,所以选项(B)不对。取级数?n?xnnn可以排除

n?1选项(C)。选项(D)可以由幂级数的逐项积分性质得到。 19.若幂级数

?an?0?n(x?1)在x??1处条件收敛,则级数?an [ ]

nn?0?(A)条件收敛。 (B)绝对收敛。 (C)发散。 (D)敛散性不能确定。

答 B

分析:根据收敛半径的定义,x??1是收敛区间的一个端点,所以原级数的收敛半径为2。因此幂级数20.设函数

?an?0?n(x?1)在x?2处绝对收敛,即级数?an绝对收敛。

nn?0?f(x)?x2,x?[0,1],

a0?S(x)???ancosn?x,x?(??,??),

2n?1其中 an?2?10f(x)cosn?xdx,n?0,1,2,?,

则S(?1)的值为[ ] (A)?1。 (B)?

答 D

11。 (C)。 (D)1。

22a0?2分析:??ancosn?x是对函数f(x)?x,x?[0,1]作偶延拓得到的三角级数展开

2n?1式,且延拓后得到的函数连续,根据狄里克莱收敛定理,S(?1)?f(1)?1。

[解答题]

?lnn31???21.求级数??n??的和。 n(n?1)2n?1???解:因为

7

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lnn31?nnlnk3ln32,??k21?ln3k?122所以

11, ?1????kk?1)n?1k?1n?lnn31??????2n? n(n?1)n?1????lnk3?1?lim??k?? n????kk?1)k?1?2?n??lnn31??ln3n1?2?lim??1??

n??ln32n?1??1???2??? 22.已知级数

ln32?1?。

2?ln32?ln3?(?1)n?12n?1?n?1un?2,??un?1?2n?1?5,求级数?un的和。

n?1??解:因为 故

?un?1??5,所以 ?2u2n?1?10。又因为 ?(?1)n?1un?2,

n?1n?1?un?1?n??(2u2n?1?(?1)n?1?n?1un)??2u2n?1??(?1)n?1un?10?2?8。

n?1n?1?? 23.判断级数

?n?1?1?n?1?ln??的敛散性。

nn??解:因为

1?n?1?ln???0,且 n?n??n?1?ln??n??1lim?,

n??1n 8

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?11?n?1?所以在n??时是等价无穷小。又因为级数?收敛,所以,ln??与

n?n?nnn?1nn1根据比阶判敛法知级数

?n?1?1?n?1?ln??收敛。

nn??另解:因为

?n?1??1?1ln???ln?1???, ?n??n?n所以

11?n?1?。 ln???n?n?nn 已知

?nn?1?1n?收敛,所以由比较判敛法知级数

?n?1?1?n?1?ln??收敛。

nn??ann!24.判断级数?n(a?0)的敛散性。

n?1nann!解:记 un?n,则un?0,且

nun?1aaan?1(n?1)!nn?lim?, lim?lim?nn??1n??un??(n?1)n?1ean!n(1?)nn所以根据比值判敛法,当a?e时级数收敛,当a?e时级数发散。

当a?e时,因为limun?1?1,所以此时比值判敛法失效,但由于

n??une1?1,(因为数列(1?)n单调递增趋于e) 1n(1?)nnun?1?un所以limun?0,因而当a?e时,级数发散。

n??

?an25.讨论级数?p,p?0的敛散性。

n?1n

9

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解:因为

limn??an?1p(n?1)??npan?a,

an所以根据比值判敛法,当a?1时,级数?p绝对收敛。

n?1n

?anan当a?1时,由于limp???,所以级数?p发散。

n??nn?1n 当a?1时,级数为级数收敛。

1,由p级数的敛散性,当0?p?1时级数发散,当p?1时?pnn?1?(?1)n当a??1时,级数为?,由莱布尼兹判敛法与绝对值判敛法,当0?p?1时级pn?1n?数条件收敛,当p?1时级数绝对收敛。

26.已知函数y?y(x)满足等式y??x?y,且y(0)?1,试讨论级数

1??1 y()?1???n?n?n?1?的收敛性。

解:因为 y??x?y,所以 y???1?y?。由y(0)?1,得y?(0)?1,y??(0)?2。根据泰勒公式,得

?11111y()?y(0)?y?(0)?y??(0)()2?o(2)nn2nn

111?1??2?o(2),nnn?1111所以y()?1?在n??时与2等价,且级数?2收敛,因此级数

nnnn?1n1??1y()?1???n? n?n?1?绝对收敛。

? 10


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