kaoyan3basic 高等数学 第637题

教材习题

📝 题目

### 第637题 637 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**:C **解析**:$\sum u_n$条件收敛,则$\sum u_n$收敛而$\sum|u_n|$发散。考虑$u_n+|u_n|$:当$u_n\geq0$时,$u_n+|u_n|=2u_n$;当$u_n<0$时,$u_n+|u_n|=0$。故$\sum(u_n+|u_n|)=2\sum_{u_n\geq0}u_n$,由$\sum u_n$条件收敛知正部发散,故$\sum(u_n+|u_n|)$发散。类似地,$u_n-|u_n|$:当$u_n\leq0$时,$u_n-|u_n|=2u_n$;当$u_n>0$时,$u_n-|u_n|=0$,故$\sum(u_n-|u_n|)=2\sum_{u_n<0}u_n$,负部收敛,故$\sum(u_n-|u_n|)$收敛。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析选项A
考虑 (u_n+v_n)^2 = u_n^2 + 2u_nv_n + v_n^2。由 ∑u_n^2 和 ∑v_n^2 收敛,但 ∑u_nv_n 不一定绝对收敛,例如取 u_n=v_n=(-1)^n/√n,则 ∑u_n^2 和 ∑v_n^2 收敛,但 ∑u_nv_n = ∑1/n 发散,故 ∑(u_n+v_n)^2 发散。因此A错误。
公式:(u_n+v_n)^2 = u_n^2 + 2u_nv_n + v_n^2
提示:注意柯西乘积的收敛性需要绝对收敛条件。
步骤 2/4
目标:分析选项B
反例:取 u_n = v_n = (-1)^n/√n,则 ∑|u_nv_n| = ∑1/n 发散,但 ∑u_n^2 和 ∑v_n^2 都收敛(p=2>1)。实际上,若 ∑|u_nv_n| 收敛,不能推出 ∑u_n^2 和 ∑v_n^2 收敛,例如 u_n=1/n, v_n=0,则 ∑|u_nv_n|=0收敛,但 ∑u_n^2 发散。因此B错误。
提示:考虑特殊数列如调和级数。
步骤 3/4
目标:分析选项C
反例:正项级数 ∑1/(n ln n) 发散(积分判别法),但 1/(n ln n) < 1/n 对 n≥2 成立。因此C错误。
提示:注意正项级数发散不一定通项大于1/n。
步骤 4/4
目标:分析选项D
反例:取 u_n = (-1)^{n+1}/n,v_n = -1/n,则 ∑u_n 条件收敛,且 u_n ≥ v_n,但 ∑v_n = -∑1/n 发散。因此D错误。
提示:注意比较判别法要求非负项。

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