kaoyan3basic 高等数学 第638题

教材习题

📝 题目

### 第638题 638 现有关于级数的如下四个结论: (1)若 $a_{n}>0$ 且 $\displaystyle \frac{a_{n+1}}{a_{n}}<1(n=1,2,3, \cdots)$ ,则 $\sum_{n=1}^{\infty} a_{n}$ 收敛. (2)若 $a_{n}>0$ 且 $\displaystyle \lim _{n \rightarrow \infty} \frac{a_{n+1}}{a_{n}}>1$ ,则 $\sum_{n=1}^{\infty} a_{n}$ 发散. (3)若 $\sum_{n=1}^{\infty}\left(a_{2 n-1}+a_{2 n}\right)$ 收敛,则 $\sum_{n=1}^{\infty} a_{n}$ 收敛。 (4)设 $a_{n}>0(n=1,2,3, \cdots)$ 且极限 $\lim _{n \rightarrow \infty} n a_{n}$ 存在,又 $\sum_{n=1}^{\infty} a_{n}$ 收敛,则 $\lim _{n \rightarrow \infty} n a_{n}=0$ .其中正确的是 (A)(1),(2). (B)(1),(3). (C)(3),(4). (D)

💡 答案解析

**答案**:A **解析**:由$(u_n+v_n)^2\leq2(u_n^2+v_n^2)$,若$\sum u_n^2$和$\sum v_n^2$收敛,则$\sum(u_n+v_n)^2$收敛。故(A)正确。(B)反例:$\displaystyle u_n=v_n=\frac{(-1)^n}{\sqrt{n}}$,则$\displaystyle \sum|u_nv_n|=\sum\frac{1}{n}$发散,但$\displaystyle \sum u_n^2=\sum\frac{1}{n}$发散,不满足前提。(C)反例:$\displaystyle u_n=\frac{1}{n\ln n}$,正项级数发散,但$\displaystyle u_n<\frac{1}{n}$。(D)反例:$u_n=0, v_n=-1$,$\sum u_n$收敛,$u_n\geq v_n$,但$\sum v_n$发散。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析结论(1)
结论(1)说:若a_n>0且a_{n+1}/a_n<1对一切n成立,则∑a_n收敛。但比值小于1并不能保证级数收敛,例如a_n=1/n,满足a_{n+1}/a_n=n/(n+1)<1,但调和级数发散。故(1)错误。
提示:注意比值判别法需要极限小于1,而不是每一项都小于1。
步骤 2/4
目标:分析结论(2)
结论(2)说:若a_n>0且lim_{n→∞} a_{n+1}/a_n > 1,则∑a_n发散。由比值判别法,若极限大于1,则级数发散。故(2)正确。
公式:lim_{n→∞} a_{n+1}/a_n > 1 ⇒ ∑a_n发散
提示:比值判别法:极限大于1时级数发散。
步骤 3/4
目标:分析结论(3)
结论(3)说:若∑(a_{2n-1}+a_{2n})收敛,则∑a_n收敛。反例:取a_n=(-1)^{n-1},则a_{2n-1}+a_{2n}=1+(-1)=0,级数收敛,但∑a_n是交错级数,通项不趋于0,发散。故(3)错误。
提示:部分和收敛不能保证整体收敛,需考虑通项趋于0。
步骤 4/4
目标:分析结论(4)
结论(4)说:设a_n>0,lim_{n→∞} n a_n存在,且∑a_n收敛,则lim_{n→∞} n a_n=0。由正项级数收敛的必要条件,a_n→0,但n a_n的极限可能非零。反例:取a_n=1/(n ln n)(n≥2),则∑a_n发散,不满足收敛条件。实际上,若∑a_n收敛且a_n>0,则必有lim_{n→∞} n a_n=0(因为若极限非零,则a_n~C/n,级数发散)。故(4)正确。
公式:∑a_n收敛且a_n>0 ⇒ lim n a_n=0
提示:正项级数收敛时,通项必须比1/n更快趋于0。

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