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111
; 1 解因?yàn)榇思?jí)數(shù)為 13131 13
1
;1n 1n33n解unn
3n10(n由級(jí)數(shù)收斂的必要條件可知此級(jí)數(shù)發(fā)散習(xí)題121.用比較審斂法或極限審斂法判別下列級(jí)數(shù)的斂散性
111
111
11
;解因?yàn)?/p>
1
1而級(jí)數(shù)
發(fā)散故所給級(jí)數(shù)發(fā)散 n
n1
sinsinsinsin
; sin 解
2n而級(jí) 1 n
1n1
(a0)當(dāng)0a1時(shí)u
lim
0 1
n斂的必要條件這時(shí)原級(jí)數(shù)發(fā)散11 aa1時(shí)a
n1
n1而級(jí)數(shù)n
n收斂級(jí)數(shù)收斂 所以原級(jí)數(shù)當(dāng)a1時(shí)收斂當(dāng)0a1時(shí)發(fā)散2.用比值審斂法判別下列級(jí)數(shù)的斂散性n3(2)n3u
(n1)2
1n 解limn1
1n
n3n n
2n;u
2n1(n
n limn1
n
(n
2n
nn1 2ntann12n
(n1)tan 解
un1
n1
1n
ntan
n
*3. 2n1n1
11所以級(jí)數(shù)收斂
nn2nn4. 3 3
3
2
n 4u
4
433(n1)4
n1
limn1lim
1n
3n4
n (4)n
nsin2n1sin
2n1解
3n1
3n12232n232nn
2nsin
2n
;解因?yàn)榧?jí)數(shù)的一般項(xiàng)un
10(n)nnnn
a
2a1
na
(a0,b0)解limanb1而級(jí)數(shù)
n15.判斷下列級(jí)數(shù)是否收斂?如果是收斂的是絕對(duì)收斂還是條n
n
n3nn3nnn3n
n 解n
n
,3n3n
3 3所以級(jí)數(shù)n1是收斂的,從而原級(jí)數(shù)收斂并且絕對(duì)收斂3n(3)1
1
1
1313n
31
3解n
n n 2因?yàn)榧?jí)數(shù)n2
1
;111nnn解由于n
ln(n
級(jí)數(shù)斂
un
,且un1
,lim
(1)n1 . 2解級(jí)數(shù)的一般項(xiàng)為un(1)n1 ,因?yàn)?/p>
|u|nn
2nn
2nn
(2n)nn
,3,習(xí)題121.求下列冪級(jí)數(shù)的收斂
xx2 2
24
2解
24
n24R所以收斂區(qū)域?yàn)?,) 3 n解
n
n1
R3
n(n1) nx3時(shí),級(jí)數(shù)nx3時(shí),級(jí)數(shù)
收斂.n以收斂區(qū)域?yàn)閇3,3
n
2x22 2
3 n2 3解
2
n2
n(n1) R1收斂區(qū)間為112 2 當(dāng)x2
,級(jí)數(shù)nn
收斂;
x2
,級(jí)數(shù)
11n
n21收斂;所以收斂區(qū)域?yàn)?/p>
n
x2n;2n1
nx2nx2nn2x2nn2n
2nx2n2nx2n2unun1
x由比值審斂法
1
x1時(shí)冪級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂x21即|x1時(shí)冪級(jí)數(shù)發(fā)散R1x1時(shí)n n
n 級(jí)數(shù)n
2n1收斂x1時(shí)級(jí)數(shù)
收斂.2n以收斂域?yàn)閇1
n
2n12n
2n2這里級(jí)數(shù)的一般項(xiàng)為
2n1x2n2un1un12n2n(2n
22由比值審斂法2
1x
時(shí)冪級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂1x222
2時(shí)冪級(jí)數(shù)發(fā)散故收斂半徑為R x
2時(shí)級(jí)數(shù)為2n
2n2
發(fā)散x
時(shí)冪級(jí)數(shù)成為n
n12n2
也是發(fā)散的所以收斂域?yàn)?
2)22
n
xn.n
1故收斂半徑為R1即當(dāng)nn1x51時(shí)級(jí)數(shù)收斂x51nnx5
nx4時(shí)冪級(jí)數(shù)為n
收斂x51x6時(shí)冪級(jí)數(shù)為
1發(fā)散所以收斂域?yàn)閚2.nnxn1n解S(x
S(x)nxn1nS(x)
x
n
n
0
d
0
x
n n 1 xn
(1
(1x1)n x4nn4n1n解S(x
x4nnS(x) 4n1n x
x4n1
x S(x)S(0)0S(x)dx04n1dx0 dn
nx 1dxx111 11 dx 01
0
1
21x21ln1x1arctanxx(1x1) 1 x提示x
0S(x)dxS(x)S(0)
xx35 35
2n
解S(x
S(x)2n1x
2nS(x)S(0)
x
x2n1x0S(x)dx
02n x x2n2dx
x1dx1ln1x(1x1)
01 1習(xí)題12-
exeshx 2
(a0)
ax
sin2x
xn 解(1)因?yàn)閑 ,(x)所以ex(1)n .n0 n exe
1
nxn故shx2
2n!
x2n
,(xn1(2n因?yàn)閘naxlna1x(lnaln1xln(1x)
aaaanxn1n
1x所
n1alna
(axa)n0(n1)an 由
x,ax
xln
(xlna)n
xn
x(,)因?yàn)閟in2x1(1cos2x11cos2x cosx
,x,,所n
1 n22n
n22n1
x 2
2n2
n
,xR因?yàn)閘n(1
x)n
n1n
,1
x1,所(1x)ln(1x)(1
nxn1n
nnxnnxn nn
n
n
nx
nnxnnxn nn
n
n
(1)n1
n1
nnxn
nn1 n
xn
n(n
(1x1) 解因?yàn)?1x)m1mxm(m1)x2m(m1)(mn1)xn
,(1x1)33 所 [1(x1)]21
(x1)2 (x 3313n 2 (x1)n
,(1x11) 13(x1)2
322
(x1)231(1)(3)(52n)(x1)n2n
x1n2
(x1)
(n!)2(n1)(n2)2n2
(0x2)
lgx
n1xn 由ln(1
(n
n
lgx
1ln10n
n1(xn
x2.4.f(xcosx展開成x解cosx
3 3
cosx33cosx3cos3sinx3sin 3 3cosx 3
sinx 31(1)n
3 (1)n
2(2n)!x3 2(2n1)!x3
1
3 2n13 (1)n
x
x
,(x)n
3
(2n
3 5.f(x)1展開成(x3x
1 x3解f(x)
(1)n 31x3
3 1
x(x (x3n
3n 由1x310x636.f(x)
x23x
展開成(x4解f(x
x23x
x1
x x
3(x
31xxx331x43
(x 2n0 32
n
3n
1
1x4 x 2(x 21
x4
n02
(x4)n
,x412 (x (xnf(x)x23x2n
n
n11 n02n0
3n1(x 由1x41及1x41知6x2 習(xí)題12(2)e(誤差不超過0.001解ex1x1x21xnx e111111e由 r
2! 1
n!
(n
(n
n
12
(n2)(n1)
14
3
3
n4
111
1
1
1.648e 2!e
3!
4!2.利用被積函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式求下列定積分的近似值05 dx(誤差不超過0.000101解因?yàn)?
(1)nx4n,x11x x
01x4
0n5x55
9
,故0 d01
0.5
5
9
0.513
0 01
dx12
5
9
0.4940(1)yxyx 解ya0anxnynanxn1
n n n
nan xa0anx
n
n .所以
1,
1a0,
1,
1a0,a1
2
3a1 24
,
35
,,
135(2n 1
,所以 ya0x
x3
x2n (2n1)!!
22
24(2n)!!a0x
x3
x2n (2n1)!! x2 1x2
1xn (1a0)112 2!2
n!2 xa0(1a0)(1a0)e
x
x3
x2n (2n1)!!x(1a0)e
1x
x3x
nn
x2n (2n1)!!x2nyCe
(1)(2n1)!!4.yy2x3,
x
12解ya0ann
,由初始條件 1,x 1y2
nanxn1a1
nanxn1
a1nanxn1x3 anxnn
a1nann
x4n
an
2x211a1,2aa,
aa2,
a2a
1,
1所 a1,a1,
1,a9,
y11x1x21x3 習(xí)題121.f(x2f(x展開成級(jí)數(shù),如果f(x)在,上的表達(dá)式為:f(x)3x21(x解a (3x21)d a (3x21)cos cos23x2cosnxdx2cos 61x2d(sinnx)21n 6x2sinnx
xd(cosn
02xsinnxd
n2n2n2
00cosnxd00cosnxd
(1)n12,(n1,2,)b (3x21)sinnxdx0(n1,2,) 所以fx
1
1n
cosnx,(,)
f(x)axax,0x
x(a,b為常數(shù),且ab解因?yàn)?/p>
axd
ab) a
nxx]ba[1(1)n]
b 0bxsinnxdx 所以f(x) f(x)(ab)[1(1)n](b (1)n1(a n1
cosnx
sinnx x nn 24.設(shè)f(x)是以2為周期的函數(shù),它在,上的表達(dá)式為,-x-2 2 f(x)
x 將f(x)展開成級(jí)數(shù)
x2f(x為奇函數(shù)故an0(n0,1,2, 2
bnf(x)sinnxdx2xsinnxdx
sinnxdx
2 n2
2f(xx2n1)n0,1,2, nf(x) n1
n2
sinnx225.f(x)
2
(x(2n1),n0,1,2,)(0x)解作奇延拓得F(x)
f0
0xx
.f
x到(,x0,F(x)f(xF(0)02
f(0)因?yàn)閍n
b xsinnxdx
nf(x)sinnx(0x)x0處收斂于0nn6.f(x2x2(0x)f(x作奇延拓展開成正弦級(jí)數(shù),這時(shí)an0(n0,1,2,2
4x2
2xsinnxd0
dcos04 2
cos
xcosnxdx n (1)n14
8 xsin
1cosnx n2
0(1)n14
f(x奇延拓后在[0,x
n1
8
2x
n
n
f(x作偶延拓展開成余弦級(jí)數(shù),這時(shí)bn0(n1,2,a 2x2dx42 a 2x2cosnxdx
n4x2sinnx
xd(cosn
02xsin
n28 (xcos sinnx(1)n ,(n0,nN).n2
0 f(x作偶延拓后在[0,2x2
22
cosnx,x[0,] n1習(xí)題12:f(x)1x21x122 22 解f(x)1x2為偶函數(shù),所以bn0(n a22(1x2)dx42(1x2)dx4x1x3211 12
2an22
2(1x2)0
12
dx42(1x2)cos2nxd011
4n2
sin(2nx)4n22cos(2nx)8n33sin(由于f(x)在(,)f(x)111
x(,) 2
f(x)1
0x121x2 解a0f(xdx
xdx2dx1dx a1(1x2)cosn
xcosnxdx2cosnxdx1cos020 xsinnx 1
sinnx
n22
211(1)n
sin
n2
b1(1x2)sinn xsinnxdx2sinnxdx1sin
cosn
21(n1,2,) f(x在(,x2k,2k1k0,1,2,2f(x)4 2sinn 12cos 1(1)
2sinnxn1
n2
(3)f(x)2x1,3x 0x解a13f(x)dx1
(2x1)dx
3dx1 3
3
13f(x)cosnx 3 10(2x1)cosnxdx1
3
3 1
1 n(2x1)
3
3dxn
n213f(x)sinnx 3 10(2x1)sinnxdx1
3
3 6(1)n1(n1,2,)f(x在(,)x3(2k1),k
n1
2f(x) 2n1
n2
3x3(2k1),kf(x)
0x2ll
x2解f(x2
bn
2x dxl(lx)
d
l2l nx l
nx2 x
2 ln
l
n
l02
(lx)
nx l
lnxl
l24lsinnn2
n2
n為奇數(shù)當(dāng)n為偶又f(x)作延拓后在0l上連續(xù),4l(1)k (2knf(x)2(2k1)2 n
,x[0,l]再將f(x)bn0(n1,2,)2 a0
2xdxl(lx)dx2
2
l
an
2x dxl(lx)
2 l l 2 l l nln22n22cosnln22n22(1)
n2
n為奇數(shù)當(dāng)n為偶 4l(1)k (2kn f(x)42(2k1)2 n
,x[0,l]1.填(1)對(duì)級(jí)數(shù)unlimun0
部分和數(shù)列sn有界是正項(xiàng)級(jí)數(shù)un收斂的充要條件 若級(jí)數(shù)unun
條件收斂,則級(jí)數(shù)
2nnnnnn分析注意到nn1(nnn nn 解因?yàn)? nn
發(fā)散,故
發(fā)散
n1
n解
(n2(n2
1,所以級(jí)數(shù)發(fā)散n
ncos22(3) n32n解
ncos2
n,而對(duì)于nn n limun1
11n
ncos2nn由比值判別法知n收斂,故 nn
收斂n1 n ln(4) lnn解因?yàn)?/p>
1ln10
而級(jí)數(shù)
發(fā)散故所給級(jí)數(shù)發(fā)散nn
n
n1
sn1
(a0,s0)nn解unn
ana1(1時(shí),原級(jí)數(shù)收斂;當(dāng)a1(1nna1(1時(shí),原級(jí)數(shù)為ss1nns1時(shí),原級(jí)數(shù)收斂 設(shè)正項(xiàng)級(jí)數(shù)un和vn都收斂,證明(unvn)2也收斂n
n
由unlimun0lim
limun0n
n
比較判別法的極限形式知un2收斂.同理vn2也收斂 所以 2(unvn
n
(unvn)2u2v22uv2(u2v2) n 所以由比較判別法知(unvn)2收斂 4.設(shè)級(jí)數(shù)un收斂,且limn1.問級(jí)數(shù)vn試說明理由
n
n
n分析對(duì)于此類問題如果結(jié)論成立就要給出證明,如果結(jié)論不解不一定 n設(shè)unn2vnn2n顯然滿足題設(shè)條件,并且vn收斂n設(shè)nn
n,n
(1)n
1n但是vn發(fā)散n5.討論下列級(jí)數(shù)的絕對(duì)收斂性與條件收斂性(1)n1n n分析pp取值進(jìn)行討論解當(dāng)p0時(shí),limun0級(jí)數(shù)發(fā)散;當(dāng)0p1時(shí),滿錯(cuò)unnp1un收斂,故級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂n sin(1)n1 n1
sin n1
,
n
n
n1n1(3)(1)nn
n;n解 lnn2ln11ln11ulimun0
nnn
n1
ln(11uln11,
n1n n
n以u(píng)n發(fā)散;所以原級(jí)數(shù)條件收斂n(4)n
n(n1)!nn解un1
(n2)!
n2
n (n
(n
n
n
1
6.求下列極1n1
1k
1
1(1) 1
(2)lim2349827(2n)3nnnk13k k
分析21 1解 級(jí)數(shù)3k1k
k
k1 k1 123k1 k
11
1
ek
k3 k 21 1所以3k1k
收斂k
n1
1k設(shè)snk1
limsnsk13 k1n1
1k 1 lim nnk13k k
n lim2349827(2n s12n ,故s1s2s11n 3 3 n1s3
lim3
113n1223 n1223
n
n2 1于 lim2349827(2n)3n2
n
3nn
xn
3n1n
5n5R5n1 3n5nn15因?yàn)楫?dāng)x 時(shí)冪級(jí)數(shù)為5n
5nx1 n3n5n
11級(jí)數(shù)為n
5n收斂;所以收斂區(qū)間為
,55 1
1n1
xnnn
1分析an1n
, 收斂求解解
nn
1nn
xex用根值審斂法,當(dāng)ex1x1e當(dāng)e
1
1時(shí),原級(jí)數(shù)發(fā)散;當(dāng)ex1e n2
0
n e
n ex1時(shí)發(fā)散.故冪級(jí)數(shù)的收斂區(qū)間為11 een(x1)nn解令tx 冪級(jí)數(shù)ntn的收斂區(qū)間nlim|an1|
1R1 nnt1nt1時(shí),冪級(jí)數(shù)為n (1)nn,發(fā)散;故ntn的收斂區(qū)間為(1,1),從而原冪級(jí)數(shù)斂區(qū)間為
n2
n 2n2n12nn解這里級(jí)數(shù)的一般項(xiàng)為n12nn
x2nunun1
x2n2
x2由比值審斂法2
1即|x
時(shí)冪級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂2
12即x 2時(shí)冪級(jí)數(shù)發(fā)散故收斂半徑為R 222x22
時(shí)冪級(jí)數(shù)為n是發(fā)散的xn
時(shí)為n也是發(fā)散的所以收斂區(qū)間為(n
2)
n
2n12n
2(n1)
2n
解S(x)n
2n un12(un12(n1)2n(2n
12R2
x
2時(shí),冪級(jí)數(shù)為(n2發(fā)散;級(jí)數(shù)
2n1
的收斂區(qū)間為(
2)
n1 由冪級(jí)數(shù)的逐項(xiàng)積分性知,x(2,
2n20S(x)dxn 2n
x2 所
S(x)dx
x2n1
2
2
n1 2 從 S(x)dx ,Sx
2. 2
2x2
(2x2
x2n1
2n1S(xn
(1)n12n 2n n2(nn2(n1)2n1(1)n1x2n1unun1
xR1x1時(shí),級(jí)數(shù)收斂.于是冪級(jí)數(shù)的收斂區(qū)間為[1,1由冪級(jí)數(shù)的逐項(xiàng)可導(dǎo)性知,x1,1)S(x)n
(1)n1x2(n1)n
(x2)n1 11x1所 S(x)
dxarctanx,x[1,1]01 n(x1)nnS(xlimn11x11n0x2時(shí)級(jí)數(shù)收斂.x0為(0,2
x2時(shí)級(jí)數(shù)是發(fā)散的 S(x)n(x1)n(x1)n(xn
n x1
x(x1)(x
(x
,x n
1x1
(2nn(n1)n解S(x
n(n
1n(n1)(nR1x1n設(shè)S(x) ,x[1,1],由于S(0)0nn1n(n
xS(x)
xn,n1n(n
nn1n
,
xn1n
1
,x所 xS(x)x1dxln(1x)010x0
S(x)1(1x)ln(1x)xx1x1S(x)
1xln(1x),
xx[1,0)xn 解n2解
n1n1
n1(n
n1(n
1
1n2(n
n1(n
n0
n0
n0由于en!x1enn故所求數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)的和為
n2e
n1(1)nn1(2n n n2n1n解n
(2n1)!
2(2n1 n 22
(2n)!
(2n因 sinx
x2n,(2n
cosxn
所 n
(2n
cos1n
n 故所求數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)的和為n
(2n 10.x x21)解ln(x x21) ,ln(x x2
0x2 x
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