kaoyan1basic 高等数学 第617题

教材习题

📝 题目

## 第617题 (高等数学 - 选择题) 在关于级数的如下四个结论中正确的结论是 (A)若 $\sum_{n=1}^{\infty} u_{n}^{2}$ 和 $\sum_{n=1}^{\infty} v_{n}^{2}$ 都收敛,则 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(u_{n}+v_{n}\right)^{2}$ 收敛。 (B)若 $\sum_{n=1}^{\infty}\left|u_{n} v_{n}\right|$ 收敛,则 $\sum_{n=1}^{\infty} u_{n}^{2}$ 与 $\sum_{n=1}^{\infty} v_{n}^{2}$ 都收敛。 (C)若正项级数 $\sum_{n=1}^{\infty} u_{n}$ 发散,则 $\displaystyle u_{n} \geqslant \frac{1}{n}$ . (D)若级数 $\sum_{n=1}^{\infty} u_{n}$ 收敛,且 $u_{n} \geqslant v_{n}(n=1,2, \cdots)$ ,则级数 $\sum_{n=1}^{\infty} v_{n}$ 也收敛。

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle \frac{2}{3}$ **解析**: 步骤1:$f(x,y,z)=\sqrt{x^2+y^2+z^2}$,梯度$\displaystyle \nabla f = (\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2+z^2}}, \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2+z^2}}, \frac{z}{\sqrt{x^2+y^2+z^2}})$。 步骤2:散度$\displaystyle \operatorname{div}(\nabla f) = \frac{\partial}{\partial x}(\frac{x}{r}) + \frac{\partial}{\partial y}(\frac{y}{r}) + \frac{\partial}{\partial z}(\frac{z}{r})$,其中$r=\sqrt{x^2+y^2+z^2}$。计算$\displaystyle \frac{\partial}{\partial x}(\frac{x}{r}) = \frac{r - x\cdot\frac{x}{r}}{r^2} = \frac{r^2 - x^2}{r^3}$,同理其他,总和$\displaystyle =\frac{3r^2 - (x^2+y^2+z^2)}{r^3} = \frac{2r^2}{r^3} = \frac{2}{r}$。在点$(1,-2,2)$处,$r=3$,故值为$\displaystyle \frac{2}{3}$。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析选项(A)
由柯西不等式,(u_n+v_n)^2 ≤ 2(u_n^2+v_n^2)。若∑u_n^2和∑v_n^2收敛,则∑2(u_n^2+v_n^2)收敛,由比较判别法知∑(u_n+v_n)^2收敛。故(A)正确。
公式:(u_n+v_n)^2 ≤ 2(u_n^2+v_n^2)
提示:利用柯西不等式放缩
步骤 2/4
目标:分析选项(B)
反例:取u_n=v_n=(-1)^n/√n,则∑|u_n v_n|=∑1/n发散,但∑u_n^2=∑1/n发散。即使∑|u_n v_n|收敛,也不能推出∑u_n^2和∑v_n^2收敛。故(B)错误。
提示:构造发散的反例
步骤 3/4
目标:分析选项(C)
反例:正项级数∑1/(n ln n)发散,但1/(n ln n) < 1/n,不满足u_n ≥ 1/n。故(C)错误。
提示:注意正项级数发散时通项不一定大于1/n
步骤 4/4
目标:分析选项(D)
反例:∑u_n=∑(-1)^(n+1)/n收敛(条件收敛),取v_n=-1/n,则u_n ≥ v_n,但∑v_n=∑(-1/n)发散。故(D)错误。
提示:注意比较判别法要求非负项

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