試試這些正項級數斂散性你會做嗎?

2021-01-12 別跡無涯

相信大家對正項級數的斂散性判斷已經有了一定的了解了,那麼你是否能正確、恰當的應用了呢?本文,小編將帶來五道有一定難度的正項級數斂散性題目,大家可以嘗試下能否正確解答吧!

例題1

先來看一道相對簡單一點的題目,判斷下列級數的斂散性:

雖然上面的正項級數形式簡單,但是解答起來卻不那麼容易。

在判斷級數斂散性時,關注的焦點自然是數列一般項,但是觀察數列一般項到底觀察的是什麼呢?

小編告訴大家,就是觀察n。以本題為例,數列一般項很簡單,n就是一次項,那麼很自然就應該聯想到調和級數,不妨進行下面的嘗試:

當化簡到上面這一步時,答案就出來了,根據比較審斂法的極限形式,原級數發散。

例題2

再來看看下面這個級數,嘗試判斷其斂散性吧!

認真觀察級數,很容易就發現需要用到比較審斂法,為什麼呢?因為級數的數列一般項有餘弦函數的平方,餘弦函數的平方小於或等於1。

因此,級數的數列一般項滿足如下不等式:

那麼如果下方級數收斂,則原級數收斂。

利用比較審斂法很容易就能證明上方級數收斂,此處證明從略。因而原級數收斂。

例題3

前兩道例題不難,接下來看一道斂散性判斷比較難的題目,快來嘗試判斷下面這個級數的斂散性吧。

首先要判斷級數是正項級數、交錯級數還是一般級數。原級數通過化簡可以變成如下形式:

此時聯想到一個常見的不等式,當x>0時,x>ln(1+x),因此原級數是正項級數。

接下來考慮採用哪個審斂定理來判斷其斂散性。如果大家聯想到x-ln(1+x),那麼不難聯想到應該考慮x-ln(1+x)是x的幾階無窮小。

在這裡,小編建議大家以後碰到類似情況時儘量用泰勒展開式去求,如果用求導的方式,很容易因為疏忽而扣分。下面小編用泰勒展開式去求,具體過程如下:

如果是用求導方式去求,一定要先化數列極限為函數極限,然後再用洛必達法則。這種方法的具體過程本文從略。

圖1為例題3的解題思路圖。

圖1.例題3解題思路圖

例題4

相信通過前面的例題已經有點感覺了,那麼繼續判斷下面級數的斂散性吧。

這道題目關鍵在於10次方,不妨試試求導的方式降冪,不過在此之前,一定要先將數列極限轉化為函數極限,具體過程如下:

當化簡到上面這一步時,根據比較審斂法的極限形式,可知原級數發散。

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