kaoyan1basic 高等数学 第616题

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📝 题目

## 第616题 (高等数学 - 选择题) 设级数 $\sum_{n=1}^{\infty} u_{n}$ 条件收敛,则 (A)级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}+\left|u_{n}\right|\right)$ 与级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}-\left|u_{n}\right|\right)$ 都收敛。 (B)级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}+\left|u_{n}\right|\right)$ 与级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}-\left|u_{n}\right|\right)$ 都发散。 (C)级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}+\left|u_{n}\right|\right)$ 收敛而级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}-\left|u_{n}\right|\right)$ 发散。 (D)级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}+\left|u_{n}\right|\right)$ 发散而级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}-\left|u_{n}\right|\right)$ 收敛。 答题 区

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle \frac{\pi\rho}{2}$ **解析**: 步骤1:半圆$y=\sqrt{1-x^2}$,线密度$\rho$,对$x$轴转动惯量$I_x=\int_\Gamma y^2 \rho ds$。 步骤2:参数化$x=\cos\theta, y=\sin\theta$,$\theta$从$0$到$\pi$,$ds=d\theta$,$\displaystyle I_x=\rho\int_0^\pi \sin^2\theta d\theta = \rho\cdot\frac{\pi}{2}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析条件收敛级数的性质
由于级数∑u_n条件收敛,则∑u_n收敛,但∑|u_n|发散。考虑级数∑(u_n+|u_n|)和∑(u_n-|u_n|)。注意到u_n+|u_n| = 2u_n^+(正部),u_n-|u_n| = -2u_n^-(负部),其中u_n^+ = max(u_n,0),u_n^- = max(-u_n,0)。
公式:u_n^+ = (u_n+|u_n|)/2, u_n^- = (|u_n|-u_n)/2
提示:条件收敛意味着正项和负项分别发散,但整体收敛。
步骤 2/4
目标:判断∑(u_n+|u_n|)的敛散性
由于∑|u_n|发散,且∑u_n收敛,则∑(u_n+|u_n|) = ∑(2u_n^+) = 2∑u_n^+。因为∑u_n收敛,但∑|u_n|发散,所以正项部分∑u_n^+必发散(否则若正项收敛,则负项也收敛,导致绝对收敛)。因此∑(u_n+|u_n|)发散。
提示:利用正项级数发散性判断。
步骤 3/4
目标:判断∑(u_n-|u_n|)的敛散性
类似地,∑(u_n-|u_n|) = -2∑u_n^-。由于∑u_n收敛且∑|u_n|发散,负项部分∑u_n^-也发散,因此∑(u_n-|u_n|)发散。
提示:注意负号不影响发散性。
步骤 4/4
目标:得出结论
两个级数都发散,故选项(B)正确。

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