kaoyan1basic 高等数学 第576题

教材习题

📝 题目

## 第576题 (高等数学 - 填空题) 在级数 (1)$\displaystyle \left(1-\frac{1}{2}\right)+\left(\frac{1}{2}-\frac{1}{3}\right)+\left(\frac{1}{3}-\frac{1}{4}\right)+\cdots+\left(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}\right)+\cdots$ , (2) $\displaystyle 1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+\cdots+\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}+\cdots$ , (3) $\displaystyle 2-\frac{3}{2}+\frac{3}{2}-\frac{4}{3}+\frac{4}{3}-\frac{5}{4}+\cdots+\frac{n+1}{n}-\frac{n+2}{n+1}+\cdots$ , (4)$\displaystyle \left(2-\frac{3}{2}\right)+\left(\frac{3}{2}-\frac{4}{3}\right)+\left(\frac{4}{3}-\frac{5}{4}\right)+\cdots+\left(\frac{n+1}{n}-\frac{n+2}{n+1}\right)+\cdots$ 中,发散级数的序号是 $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:2, 3 **解析**: 步骤1:级数(1)通项$\displaystyle u_n = \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1}$,部分和$\displaystyle S_n = 1 - \frac{1}{n+1} \to 1$,收敛。 步骤2:级数(2)通项$\displaystyle v_n = (-1)^{n-1} \left( \frac{1}{\lceil n/2 \rceil} - \frac{1}{\lceil n/2 \rceil + 1} \right)$?实际为交错形式,但括号未加,即$\displaystyle 1 - \frac{1}{2} + \frac{1}{2} - \frac{1}{3} + \cdots$,部分和$\displaystyle S_{2n} = 1 - \frac{1}{n+1} \to 1$,$S_{2n+1} = 1$,但注意级数不满足通项趋于0?通项$\displaystyle \frac{1}{n} - \frac{1}{n+1} \to 0$,但交错后部分和振荡?实际上,部分和$S_n$:$S_1=1$,$S_2=1/2$,$S_3=1$,$S_4=2/3$,...,极限不存在,发散。 步骤3:级数(3)通项$\displaystyle \frac{n+1}{n} - \frac{n+2}{n+1} = \frac{1}{n(n+1)}$,但未加括号,即$\displaystyle 2 - \frac{3}{2} + \frac{3}{2} - \frac{4}{3} + \cdots$,类似(2),部分和$\displaystyle S_{2n} = 2 - \frac{n+2}{n+1} \to 1$,$S_{2n+1} = 2$,发散。 步骤4:级数(4)加括号,通项$\displaystyle \frac{1}{n(n+1)}$,部分和$\displaystyle S_n = 1 - \frac{1}{n+1} \to 1$,收敛。 故发散级数为(2)和(3)。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析级数(1)的收敛性
级数(1)的通项为 u_n = 1/n - 1/(n+1),部分和 S_n = (1-1/2)+(1/2-1/3)+...+(1/n-1/(n+1)) = 1 - 1/(n+1) → 1,因此级数(1)收敛。
公式:S_n = 1 - 1/(n+1)
提示:注意括号将相邻项结合,部分和可化简。
步骤 2/4
目标:分析级数(2)的收敛性
级数(2)未加括号,通项交替出现正负,但实际为 1 - 1/2 + 1/2 - 1/3 + 1/3 - ...。部分和 S_{2n} = 1 - 1/(n+1) → 1,S_{2n+1} = 1,极限不存在,故级数(2)发散。
公式:S_{2n}=1-1/(n+1), S_{2n+1}=1
提示:注意未加括号时,部分和振荡,极限不存在。
步骤 3/4
目标:分析级数(3)的收敛性
级数(3)通项为 (n+1)/n - (n+2)/(n+1) = 1/(n(n+1)),但未加括号,即 2 - 3/2 + 3/2 - 4/3 + ...。部分和 S_{2n} = 2 - (n+2)/(n+1) → 1,S_{2n+1} = 2,极限不存在,故发散。
公式:S_{2n}=2-(n+2)/(n+1), S_{2n+1}=2
提示:与级数(2)类似,未加括号导致发散。
步骤 4/4
目标:分析级数(4)的收敛性
级数(4)加括号,通项为 (n+1)/n - (n+2)/(n+1) = 1/(n(n+1)),部分和 S_n = (2-3/2)+(3/2-4/3)+...+( (n+1)/n - (n+2)/(n+1) ) = 2 - (n+2)/(n+1) → 1,故收敛。
公式:S_n = 2 - (n+2)/(n+1)
提示:加括号后部分和可化简,极限存在。

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