7.1 常数项级数的概念和性质

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1.写出下列级数的一般项: ⑴

1357

2468

++++ ; 【解】分析级数各项的表达规律:

分子为奇数数列21n -,分母为偶数数列2n , 于是得级数的一般项为21

2n n u n

-=

,1,2,3,....n =。 ⑵

1111112349827

++++++ ; 【解法一】分析级数各项的表达规律:

分子不变恒为1,

分母的变化中,奇数项为2的乘幂,幂指数为项数+1的一半,即12

2

n +,偶数项为3

的乘幂,幂指数为项数的一半,即2

3n ,

于是有12

22, 21

3, 2n n n n k u n k +⎧=-⎪=⎨⎪=⎩

,k J ∈,1,2,3,....n =。

也可为1

221(1)1(1)2322

n n

n n n u +--+-=⋅+⋅,1,2,3,....n =。

【解法二】分析级数各项的表达规律:

分子不变恒为1,但分母的变化按奇数项和偶数项有不同的变化规律,可以视为两个

级数的和,也可以视为级数的一个项由两个分数的和构成,

若将级数的一个项看成由两个分数的和构成,则有

111

23

u =

+, 21149u =+221123=+,

311827u =+

3311

23

=+, ......

于是得11

23

n n

n u =

+,1,2,3,....n =。 ⑶3456

22345

-+-+- 。

【解】分析数列各项的表达规律:

各项顺次正负相间,有符号函数,注意到第一项是正的,应为1

(1)n +-,

从第二项起,各项分式都是分子比分母大1,而分母恰为序数n

于是得1

1

(1)

n n n u n

++=-,2,3,....n =, 检验当1n =时,11111(1)21

u ++=-=,说明第一项也符合上面一般项的规律,

从而得 11(1)n n n u n

++=-,1,2,3,....n =。

2.根据级数收敛与发散的定义判断下列级数的敛散性: ⑴

1

1

(21)(21)n n n ∞

=-+∑; 【解】级数前n 项和为

11(21)(21)n

n i S i i ==-+∑1111()221

21n n i i ==--+∑1111

()22121n n i i ==--+∑

11[(1)()(1152)]22113113n n =-+-+-+-+ 11

(1)221

n =-+, 由于lim n n S →∞11lim (1)221n n →∞=-+12

=,知级数收敛,收敛于1

2。

1

1

1n n n

=++∑

【解】级数前n 项和为

1

1

1n

n i S i i ==++∑

2211(1)()n i i i i i =+-=+-∑1

(1)n

i i i ==+-∑

(1)()(123)2n n =-+-+++- 11n =+-,

由于lim n n S →∞

lim(11)n n →∞

=+-=∞,知级数发散。

1

1

ln

n n n

=+∑; 【解】级数前n 项和为

11ln n

n i i S i =+=∑1

[ln(1)ln ]n

i i i ==+-∑

ln 2ln 2ln3ln (ln1)()[ln(1)]n n =-+-+++- ln(1)ln1n =+-ln(1)n =+,

由于lim n n S →∞

lim ln(1)n n →∞

=+=∞,知级数发散。

1

(

221)n n n n ∞

=+-++∑。

【解】级数前n 项和为

1

(221)n

n i S i i i ==+-++∑

323(221)(2)()24543=-+++-++-+…………

2()(1)(2121221)n n n n n n n n n +-+++-+++--++--

各项抵销的规律为:第一括号中的首项与第二括号中的中项及第三括号中的末项相

互抵销为0,按此规律,第一括号中余下221-+,第二括号中余下2,而第三括号与后面括号抵销完,...,

同理,倒数第三个括号与前面括号抵销完,倒数第二个括号中余下1n +,倒数

第一个括号中余下221n n +-+,

于是,n S 22121221n n n =-++++++-+

2121n n =-+++-+1

2121

n n =-++

+++,

由于lim n n S →∞

1

21lim

21

n n n →∞

=-+++++21=-+,

知级数收敛,收敛于12-。

3.判断下列级数的敛散性,若级数收敛,求其和:

⑴1

11(1)2

n n n -∞

-=-∑; 【解】这是等比级数,首项为00

(1)12a -==,公比为12q =-,可见1

12

q =<,知级数收敛,其和为

1a

q -111()2

=

--23

=。