微积分2:调和级数

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例子问题

例子问题1:调和级数

调和级数是一种特例系列,等于什么?

可能的答案:

正确答案:

解释

一个-series是一系列的形式,谐波级数为.因此

例子问题1:调和级数

以下哪项测试将有助于确定是否正确是收敛的还是发散的,为什么?

可能的答案:

积分检验:反常积分决定谐波级数发散。

第n项检验:级数发散是因为极限为趋于无穷是零。

p级数检验:和收敛于

发散性检验:由于级数的极限趋于零,级数必然收敛。

根检验:由于极限为趋近于无穷是零,级数是收敛的。

正确答案:

积分检验:反常积分决定谐波级数发散。

解释

该系列是一个谐波级数。

第n项检验和发散检验不能用来确定这个级数是否收敛,因为这是一个特殊情况。根测试也不适用于此场景。

根据p系列检验,只有当.因此,这可能是一个有效的测试,但作为答案选择的定义是错误的,因为级数是发散的

这就剩下积分判别法了。

既然反常积分发散,那么级数也发散。

例子问题1:带误差界的交替级数

确定下列级数是否收敛或发散:

可能的答案:

级数发散

级数(绝对)是收敛的

级数是有条件收敛的

级数可以(绝对)收敛、发散或有条件地收敛

正确答案:

级数(绝对)是收敛的

解释

给定简级数,我们可以说级数是发散的。然而,我们已经给出了交变谐波级数。为了确定这个级数是收敛还是发散,我们必须使用交替级数检验。

这个检验说明对于一个给定的级数在哪里在哪里对于所有n,如果而且是递减序列吗是收敛的。

首先,我们必须评估的限度当n趋于无穷时:

极限等于零是因为当n趋于无穷时分数的分子等于零。

接下来,我们必须确定是否是一个递减序列。,因此序列是递减的。

因为测试的两个部分都通过了,所以级数(绝对)收敛。

例子问题1:调和级数

考虑交替级数

下列哪项对收敛性的检验不是结论性的?

可能的答案:

散度的极限检验

交替串联检验

根测试

比值判别法

正确答案:

散度的极限检验

解释

是数列中的第n个求和项。散度极限检验表明

意味着级数是发散的。

然而,

所以这个测试是不确定的。

示例问题3:调和级数

下面的级数收敛吗?

可能的答案:

没有

不能确定的

是的

正确答案:

没有

解释

不,级数不收敛。给定的问题是发散到无穷远的调和级数。

示例问题4:调和级数

下面的级数收敛吗?

可能的答案:

不能确定的

没有

是的

正确答案:

是的

解释

级数收敛。所给出的问题是交流谐波级数,通过交流级数的检验,它是收敛的。

示例问题5:调和级数

下列哪项检验可用于(成功地)检验谐波级数的收敛性/发散性?

可能的答案:

比值判别法

积分判别法

散度的极限检验

根测试

给定的测试都不能使用。

正确答案:

积分判别法

解释

只有积分测试将工作在谐波系列,

为了使用积分检验,我们计算

,这表明级数是发散的。

,发散极限检验失败。

比率检验和根检验总是得出相同的结论,所以如果一个检验失败,两个检验都失败,反之亦然。

对于比值检验,

.因为极限的结果是,两个测试都失败。

示例问题6:调和级数

假设已知如下形式的谐波级数

然后要求你确定这个级数是收敛的还是发散的。对于p的什么值这个级数是收敛的?假设p > 0。

可能的答案:

正确答案:

解释

所给级数称为广义调和级数。

级数收敛,如果,发散,如果

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