微积分2:级数比较

学习微积分2的概念、例题和解释

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例子问题

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问题111:趋同与发散

我们认为级数具有通式:

确定级数的收敛性质。

可能的答案:

级数是收敛的。

这个级数是发散的。

正确答案:

级数是收敛的。

解释

我们将用积分检验来证明这个结果。

我们需要注意以下几点:

是正的,递减的和

通过积分判别法,我们知道这个级数是积分

我们知道上面的积分是有限的。

这意味着这个级数

是收敛的。

示例问题31:常数级数

我们知道:
而且

我们认为级数具有通式:

确定级数的性质:

可能的答案:

级数是收敛的。

这个级数是发散的。

它会在某一个数后停止收敛。

正确答案:

级数是收敛的。

解释

我们知道:

因此我们可以推导出:

我们将用比较测验来解决这个问题。为了做到这一点,我们将看一下一般形式的函数

我们可以这样做,

而且当n趋于无穷时趋于0。函数的极限变成,

这最后一部分给了我们

现在我们知道了注意到是一个收敛的几何级数。

通过比较检验,我们推导出该级数

具有一般条款是收敛的。

问题112:趋同与发散

我们考虑以下系列:

确定级数收敛的性质。

可能的答案:

这个级数是发散的。

正确答案:

这个级数是发散的。

解释

我们将用比较检验来证明这个结果。我们必须注意以下几点:

是正的。

我们有所有自然数n:

,这意味着

求倒数得到:

从1到求和,我们有

我们知道是不同的。因此通过比较检验:

是不同的

问题11:常数级数

确定具有一般项的级数的收敛性质:

可能的答案:

级数是收敛的。

这个级数是发散的。

正确答案:

级数是收敛的。

解释

我们将使用极限比较检验来建立这个结果。

我们需要注意以下限制

当n→∞时,趋于1。

因此,级数具有相同的性质。它们要么同时收敛,要么同时发散。

我们将重点关注这个系列:

我们知道这个级数是收敛的因为它是p级数。(请记住,

如果p>为1则收敛p=3/2这里p大于1)

通过极限比较检验,我们推导出级数是收敛的,这就是我们需要证明的。

问题111:趋同与发散

确定下列级数是收敛的还是发散的。

可能的答案:

这个级数是发散的。

正确答案:

这个级数是发散的。

解释

为了得到一个收敛的级数我们必须让这个级数的一般项在n趋于时趋于0

我们有一个通称:

因此,我们有

这意味着一般项不会趋近于0。

因此级数是发散的。

例子问题1:比较系列

确定下列系列的性质:

可能的答案:

这个级数是发散的。

级数是收敛的。

正确答案:

这个级数是发散的。

解释

我们首先注意到这个级数的一般项是正的。

当n趋于0时,它也趋于0.我们将使用积分比较检验来显示这个结果。

注意,对于积分,级数的性质是相同的:

最后一个积分是发散的,因为它不等于0。

因此我们的级数也是发散的。

例子问题2:比较系列

确定具有一般项的级数的性质:

可能的答案:

这个级数是发散的。

级数是收敛的。

正确答案:

级数是收敛的。

解释

我们首先注意到,我们可以将通式写成:

把这一项再化简一下,得到

我们注意到,这个级数是收敛的几何级数。

这就是我们要展示的。

例子问题1:比较系列

判断下列级数是收敛的还是发散的:

可能的答案:

这个级数是发散的。

这个级数是收敛的。

正确答案:

这个级数是发散的。

解释

我们知道如果一个级数是收敛的,那么它的通项必须趋于0

我们有是这种情况下的通称。

我们有

由于一般项不趋于0,级数是发散的。

示例问题124:趋同与发散

使用极限检验,确定级数的性质:

可能的答案:

这个级数是发散的。

级数是收敛的。

正确答案:

级数是收敛的。

解释

我们将使用极限比较检验来研究级数的性质。

我们首先注意到,级数为正。

我们将把一般项与

我们注意到这一点而且,我们有:

因此这两个级数具有相同的性质(它们要么同时收敛,要么同时发散)。

我们将利用积分检验,推导出具有通项的级数:

是收敛的。

注意,我们知道这一点p>是收敛的,这里p=8。

这说明级数具有通项是收敛的。

通过极限检验,得到具有一般项的级数是收敛的。

这表明级数是收敛的。

例子问题1:比较系列

确定具有通项的级数的性质:

在哪里

可能的答案:

这个级数是发散的。

级数是收敛的。

正确答案:

这个级数是发散的。

解释

我们将使用比较检验来证明这个结果。

我们首先需要注意的是

我们知道,在那里

对上述不等式求倒数,有:

现在我们将使用比较测验。

我们知道这个级数是不同的。

因此,

也是发散的。

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