高等数学下高纯一 习题十二答案详解

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高等数学下(修订版)高纯一(复旦出版社) 习题十二答案详解 1.写出下列级数的一般项: (1)1111357L;

(2)22242462468xxxxxL;

(3)35793579aaaaL; 解:(1)121nUn; (2)2!!2nnxUn; (3)211121nnnaUn; 2.求下列级数的和: (1)1111nxnxnxn;

(2) 1221nnnn; (3)23111555L; 解:(1)111111211nuxnxnxnxnxnxnxn 从而11111211212231111111211nSxxxxxxxxxnxnxnxnxxxnxnL 因此1lim21nnSxx,故级数的和为121xx (2)因为211nUnnnn 从而324332215443211211211221nSnnnnnnnnL

所以lim12nnS,即级数的和为12. (3)因为21115551115511511145nn

n

n

S













L

从而1lim4nnS,即级数的和为14. 3.判定下列级数的敛散性:

(1) 11nnn;

(2) 

1111

1661111165451nn

LL;

(3) 23133222213333nnn

LL

(4)311115555nLL; 解:(1) 3212111nSnnn

L

从而limnnS,故级数发散. (2) 11111111

15661111165451111551nSnnn









L

从而1lim5nnS,故原级数收敛,其和为15. (3)此级数为23q的等比级数,且|q|<1,故级数收敛.

(4)∵15nnU,而lim10nnU,故级数发散. 4.利用柯西审敛原理判别下列级数的敛散性: (1) 111nnn; (2) 1cos2nnnx;

(3) 1111313233nnnn. 解:(1)当P为偶数时,

122341111112311111231111112112311nnnpnnnnpUUUnnnnpnnnnpnpnpnnpnnn























LLLL

当P为奇数时, 1223411111123111112311111112311nnnpnnnnpUUUnnnnpnnnnpnpnpnnnn























LLLL

因而,对于任何自然数P,都有 12111nnnpUUUnn

L

∀ε>0,取11N

,则当n>N时,对任何自然数P恒有12nnnpUUUL成

立,由柯西审敛原理知,级数111nnn收敛. (2)对于任意自然数P,都有

1212121coscoscos12222111222111221121112212nnnpnnnpnnnpnpnpnUUUxnpxxnn

















LLL

于是, ∀ε>0(0N时,对任意的自然数P都有12nnnpUUUL成立,由柯西审敛原理知,该级数收敛.

(3)取P=n,则 

121111113113123133213223231131132161112nnnpUUUnnnnnnnnnn







LLL

从而取0112,则对任意的n∈N,都存在P=n所得120nnnpUUUL,由柯西审敛原理知,原级数发散. 5.用比较审敛法判别下列级数的敛散性.

(1)

111

465735nnLL;

(2)222

12131112131nn

LL

(3)1πsin3nn; (4) 3112nn; (5)1101nnaa; (6) 1121nn. 解:(1)∵ 21135nUnnn 而211nn收敛,由比较审敛法知1nnU收敛. (2)∵221111nnnUnnnn 而11nn发散,由比较审敛法知,原级数发散.

(3)∵ππsinsin33limlimππ1π33nnnnnn 而1π3nn收敛,故1πsin3nn也收敛. (4)∵33321112nUnnn 而3121nn收敛,故3112nn收敛. (5)当a>1时,111nnnUaa,而11nna收敛,故111nna也收敛. 当a=1时,11limlim022nnnU,级数发散. 当0综上所述,当a>1时,原级数收敛,当0

(6)由021limln2xxx知121limln211nxn而11nn发散,由比较审敛法知1121nn发散. 6.用比值判别法判别下列级数的敛散性:

(1) 213nnn; (2)1!31nnn;

(3)232333331222322nnn

LL;

(1) 12!nnnnn 解:(1) 23nnnU,2112311limlim133nnnnnnUnUn, 由比值审敛法知,级数收敛. (2) 111!311limlim31!31lim131nnnnnnnnnUnUnn

所以原级数发散. (3) 11132limlim2313lim21312nnnnnnnnnUnUnnn 所以原级数发散. (4) 1112!1limlim2!1lim21122lim1e11nnnnnnnnnnnnUnnUnnnnn

故原级数收敛. 7.用根值判别法判别下列级数的敛散性:

(1) 1531nnnn; (2) 11ln1nnn;

(3) 21131nnnn; (4) 1nnnba,其中an→a(n→∞),an,b,a均为正数. 解:(1)55limlim1313nnnnnUn, 故原级数发散.

(2) 1limlim01ln1nnnnUn, 故原级数收敛. (3)121limlim1931nnnnnnUn, 故原级数收敛. (4) limlimnnnnnnbbbaaa, 当ba时,ba>1,原级数发散;当b=a时,ba=1,无法判定其敛散性.