福建师范大学 2026年数学分析第0题
📝 题目
2.问 $\left\{n x_{n}\right\}$ 是否收敛?(8分)
💡 答案解析
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📋 详细解题步骤
步骤 1/5
目标:明确问题背景与假设
题目仅给出“问 $\{n x_n\}$ 是否收敛?”,缺少对数列 $\{x_n\}$ 的具体条件。通常此类问题隐含已知 $x_n \to 0$,在此假设下讨论 $\{n x_n\}$ 的收敛性。
公式:$x_n \to 0$
提示:注意:若 $x_n$ 不趋于0,则 $n x_n$ 一般发散,但题目通常考察 $x_n \to 0$ 的情形。
步骤 2/5
目标:构造收敛的反例
取 $x_n = \frac{1}{n}$,则 $n x_n = 1$,显然收敛于1。这说明 $\{n x_n\}$ 有可能收敛。
公式:$x_n = \frac{1}{n} \Rightarrow n x_n = 1 \to 1$
提示:这是最简单的收敛例子,但不足以说明一般情况。
步骤 3/5
目标:构造发散到无穷的反例
取 $x_n = \frac{1}{\sqrt{n}}$,则 $n x_n = \sqrt{n}$,当 $n \to \infty$ 时趋于无穷,不收敛。
公式:$x_n = \frac{1}{\sqrt{n}} \Rightarrow n x_n = \sqrt{n} \to +\infty$
提示:注意:$x_n \to 0$ 的速度较慢时,$n x_n$ 可能发散。
步骤 4/5
目标:构造振荡发散的反例
取 $x_n = \frac{(-1)^n}{n}$,则 $n x_n = (-1)^n$,在 $-1$ 和 $1$ 之间振荡,不收敛。
公式:$x_n = \frac{(-1)^n}{n} \Rightarrow n x_n = (-1)^n$
提示:即使 $x_n$ 绝对值趋于0,符号变化也可能导致 $n x_n$ 振荡。
步骤 5/5
目标:总结结论
由以上反例可知,即使 $x_n \to 0$,$\{n x_n\}$ 仍可能收敛、发散到无穷或振荡,因此不能保证收敛。$\{n x_n\}$ 的收敛性取决于 $x_n$ 的具体性质(如收敛速度、单调性等)。
公式:无
提示:常见错误:误以为 $x_n \to 0$ 必然推出 $n x_n \to 0$,实际上需要 $x_n = o(1/n)$ 才保证 $n x_n \to 0$。
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