kaoyan1basic 高等数学 第627题

教材习题

📝 题目

## 第627题 (高等数学 - 选择题) 在如下四个级数 (1)$\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n-1} \frac{\ln n}{n}$ . (2)$\displaystyle \sum_{n=2}^{\infty} \frac{\left(\sin n^{2}\right) \ln ^{3} n}{\sqrt[3]{n^{4}+1}}$ . (3)$\displaystyle \sum_{n=2}^{\infty} \frac{(-1)^{n-1}}{\sqrt{n}-(-1)^{n}}$ . (4)$\displaystyle \sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{(-1)^{n}}{\sqrt{n}}+\frac{(-1)^{n}}{n^{2}}\right)$ . 中,条件收敛的级数是 (A)(1),(2). (B)(2),(3). (C)(3),(4). (D)(1),(4).

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:(1) $\displaystyle \sum (-1)^{n-1} \frac{\ln n}{n}$,由Leibniz判别法,$\displaystyle \frac{\ln n}{n}$递减趋于0,条件收敛。 步骤2:(2) $\displaystyle \sum \frac{|\sin n^2| \ln^3 n}{\sqrt[3]{n^4+1}} \leq \sum \frac{\ln^3 n}{n^{4/3}}$,绝对收敛。 步骤3:(3) $\displaystyle \sum \frac{(-1)^{n-1}}{\sqrt{n} - (-1)^n}$,通项不单调,且$\displaystyle \frac{1}{\sqrt{n} - (-1)^n} \sim \frac{1}{\sqrt{n}}$,条件收敛但需验证单调性,实际发散。 步骤4:(4) $\displaystyle \sum \left(\frac{(-1)^n}{\sqrt{n}} + \frac{(-1)^n}{n^2}\right)$,前一部分条件收敛,后一部分绝对收敛,整体条件收敛。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:判断级数(1)的条件收敛性
级数(1)为交错级数∑(-1)^{n-1} (ln n)/n。由于ln n/n单调递减趋于0,由Leibniz判别法知该级数收敛。但绝对值级数∑(ln n)/n发散(比较判别法,与1/n比较),故级数(1)条件收敛。
公式:Leibniz判别法:若a_n单调递减趋于0,则∑(-1)^{n-1}a_n收敛。
提示:注意验证单调性和趋于0的条件。
步骤 2/4
目标:判断级数(2)的条件收敛性
级数(2)通项绝对值|(sin n^2) ln^3 n / ∛(n^4+1)| ≤ ln^3 n / n^{4/3}。而∑ ln^3 n / n^{4/3}收敛(p级数,p=4/3>1),故原级数绝对收敛,非条件收敛。
公式:比较判别法:|a_n| ≤ b_n且∑b_n收敛则∑a_n绝对收敛。
提示:利用不等式|sin n^2|≤1简化。
步骤 3/4
目标:判断级数(3)的条件收敛性
级数(3)为交错级数∑(-1)^{n-1}/(√n - (-1)^n)。通项不单调,且分母中(-1)^n导致符号变化,无法直接应用Leibniz判别法。实际上,该级数发散(因为通项绝对值~1/√n,但交错项不满足单调性,且部分和振荡)。
公式:通项不单调时Leibniz判别法失效。
提示:注意检查单调性,否则可能误判。
步骤 4/4
目标:判断级数(4)的条件收敛性
级数(4)可拆为两部分:∑(-1)^n/√n条件收敛(Leibniz判别法),∑(-1)^n/n^2绝对收敛(p=2>1)。收敛级数之和仍收敛,且整体条件收敛(因为条件收敛部分主导)。
公式:收敛级数的和收敛;若一个条件收敛一个绝对收敛,则和条件收敛。
提示:分别判断每部分的收敛性。

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