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yaaxax2axn 則必有ai0,i1,2,證明:若yaaxax2axn微分方程的一個(gè)解 y'a2ax3ax2na y''2a6axn(n1)a
xy''2ax6ax2n(n1)a xyaxax2ax3a xy''y'xya(4aa)x(9aa)x2(n2a )xn1axn
n2a n
試確定系數(shù)aa,a,axn (1x2)y''2xy'l(l1)y
nanxn1 n(n1)anxn2
1)1)axn2n(n axn2naxnl(ln 2a1a ,n2,3,a (n y(x)a1l(l1)x2l(l2)(l1)(l3)x40 ax(l1)(l2)x3(l1)(l3)(l2)(l4)x51
1
(5n4)(5n1)
5n45nn1 1 1 1 5n 6 11 16 5n11lim 5n 5n1 1 2n 2n n1 1 1 1
2n 3 5 7 2n 2n1 1lim 2n 2 2n1 n1
11 2
3n
2n;
2n
2n 2n 設(shè)S ,則S ,于是S S
n
1 2于是S
rnsinnx,
n解:記Sn kn
rk12cosxsinnknrk1sin(k1)xsin(kk
Sn
1r22rcos
rnsinnxlimn
rsinx 1r22rcosxrncosnx,
n解:記Sn rkcoskx.kn2rcosxSnrk12cosxcosknrk1cos(k1)xcos(kk
Sn
1r22rcos rncosnxlimSn .
1r2rcos 10, n2n 11 由于級(jí)數(shù)1
1 3n
n1 cos limcos . nn(n(nn證明定理10.2若級(jí)數(shù)unvn收斂,則級(jí)數(shù)unvn也收斂,且unvnun
可設(shè)limUnulimVn 收斂,
limUnVnlimUnlimVnu即
unvnun
,n0,1,
k
k
k其中k00,k0k1k2knkn1Un1Un
uk1uk2
1 2
那么對(duì)于級(jí)數(shù)un有0,NkN10,當(dāng)nN時(shí),對(duì)于p0un1unpUN1UNp 由于
發(fā)散
n2
n2
n1
由 1
nn
(2n
由 收斂那么可以知道原級(jí)數(shù)收斂 n1;n ;
由于limn 1,那么可以知道原級(jí)數(shù)發(fā)散 n2n sin 由于sin,而級(jí)數(shù)收斂
n1
,
由于 1,而級(jí)數(shù)
n11 1 n1
1 由于
,
n1nn nnn n1
由于 2n ,而級(jí)數(shù)收斂 2n
n1
nlnnnlnn 1n
nlnn2 2
n,而級(jí)數(shù)n收斂 n n32sinn3
由于2sinnn,而級(jí)數(shù)n收斂 n 3(1)nsin 由于3(1)sin n,而級(jí)數(shù)收斂,故原級(jí)數(shù)收斂 n1
1sin2n
由于limun1lim(n1)n!
1 n1
由于sin2n1而級(jí)數(shù)1收斂 n12n1cos1 由于lim2
1cos11,而級(jí)數(shù)
n
n n1 由于lim cos
1 n3 由于 n3
1
1,而級(jí)數(shù)
nn1 n n1n
由于limn2ln(1n)01,
1收斂,
3n1 sin1arcsin1 由于limnsin1arcsin1
t t n1 由于narctann,而級(jí)數(shù)
n
n111n
1
111nn2n 4n11nn2n 4n2n1 1 11n21n2n4 n1 n1 ee
n limun1lim(n1)n!n
(n1)nlim11n
n
n n
11,
nnu
n limn1 n1
n n(n n
(n nn limn1lim lim n1 n n(n nn
n
n1n limn n1limn n11limn n1
n n(n n n (n 1n1
p§ 11xxe
21(17 n 1nn
由于
limen nelim 21, n n 22n12 由于limn2n1
232n232n2n12
1313
由于
n1
n13n2n (1x)(1x2)(1x3)(1xn),(x解:當(dāng)x0時(shí),
00,收斂
(1x)(1x2)(1x3)(1xn
(1(1x)(1x2)(1x3)(1xn
33535735793579111 4 7 710
nn
31 解:由于N9,當(dāng)nN11,而且
nln n1 n1(lnn)ln 解:由于Nee21,當(dāng)n 1
e2ln
1n而2n 1
解:由于1
1,
n12ln eln n111
解:由于1
1 ,1
n13ln n1 n1n1;n;n13n113n解:由于limlnn0,故N0,當(dāng)nNn
nlnn,即 1
3 3 3
解:由于
0,而級(jí)數(shù)n2收斂,因此級(jí)數(shù)3n
lnnnp解:當(dāng)p1時(shí),有l(wèi)nn1,而調(diào)和級(jí)數(shù)發(fā)散,因此次級(jí)數(shù)發(fā)散 npln
0;由于級(jí)數(shù)
n
n1
發(fā)散p綜上可知級(jí)數(shù)
p n2nplnn
解:當(dāng)p1時(shí),級(jí)數(shù)nplnnnlnn;函數(shù)f(xxlnx在區(qū)間[2,) 然有f(n) ;極限lim dxlimt1dlnxlnlnx,那么由柯西積分判
t2xln t2ln 由于當(dāng)p1時(shí), npln
nplnn
p,而級(jí)數(shù)nnnn
綜上可知級(jí)數(shù) 1ne1nn1
1 1 1 1 1 1 lnn
on2n2
n2
1
e en
e 1
n 1 12non
1
p 1e e n
e1
e po p n
n1
n
n
n1
n
lnp1 n n 1lnp1sin2 n 1sin2osin22p n1sin2osin22p n1
o2p n2 因此它與n2
同階無(wú)窮小量,于是當(dāng)p1時(shí),級(jí)數(shù)收斂;當(dāng)p1
nplnnnnn
n
pln
p
1nn
nln n1n1 nn
n n1 n n因此于是級(jí)數(shù)的通項(xiàng)是與1p同階的無(wú)窮小量,于是當(dāng)p0時(shí),級(jí)數(shù)收斂;
nn4n2nbn
nna n2nnna n2nna4n2nna2n2n na4n2nbnan2nb(2a1)nba2 nana4n2nna n2n因此當(dāng)a11是同階無(wú)窮小量,故此時(shí)收斂;1 解:對(duì)于函數(shù)f(x) x(lnx)
,我們知道它在區(qū)間[2,)上連續(xù)且單調(diào)遞減,顯然有f(nun 極限 f(x)dx t
t
2x(lnx) dxlim dxlnlnx,那么由柯西積分判別法可tt2x(lnx)
t2xln 1 n(lnn)
dx t
lnx1plimlnx1 ln21
t2x(lnx) 1
2
1 1
p.p 解:函數(shù)f(x) 在區(qū)間[2,)上連續(xù)且單調(diào)下降,顯然有f(n)u;我們以xlnxlnln
limtf(x)dxlim dxlnlnlnxt t2xlnxlnln ,1
解:當(dāng)0時(shí),由于
n2nln n2nlnnplnln 收斂, q nlnnlnln nln n2nln若q1時(shí),由于函數(shù)f(x
lim
dx
1lnlnlnx1q 1lnlnln21qt2xlnxlnln 1
2q2 nnlnnplnln
.(2n1)!!(2n)!!p是實(shí)數(shù)n1 (2n1)!!解:此級(jí)數(shù)的通項(xiàng)為un(2n)!! (2n1)!!p(2n2)!! 2n2n
(2n)!! (2n1)!! 2n1 2n2 limn n1limn n
2n1 2nlimn 2nn 1 limn1 o 1n 2n n
(1)(n1)1 (1)(n1) (n n1n1n
(1)(n1)(n)(n nn n1n1 limn n1limn n nn limn
nnn 1x1lim1
11x1x1x11因此當(dāng)時(shí)級(jí)數(shù)收斂,時(shí)級(jí)數(shù)發(fā)散。當(dāng)
unn
n
n2k1 nn2k a2a nn
x xN1
n nM
n n 2 2設(shè)
n
0,因此0,N20,當(dāng)nN2時(shí) 綜上0,Nmax(N1N20,當(dāng)nNaa12a2nana12a2N11aN1N12aN2N13aN3a1a12a2N1nN1
nMa
N1
aN
1于是可知lima12a2nan1 2a1,nk2,k1,2設(shè) ,k1, k
收斂
n1
n1
kk
k1kn級(jí)數(shù)2nnk
k
k klimk2 0;因此由海涅原理可知極限limna不存在,于是可知limnak k2 n設(shè)a0,且liman1l.求證 l,n n
nn
n a3n證明lim a1 ;由于an0可知 因此可知
nn
a2
a3a2n
a1,nk2,k1,反之不成立
,
1,而liman1nn 1,k1, nnn k
n2nn2證明:取un 2那么1
2
1n
n
nn1 n
nn收斂那么可知必有
22n1 n22n證明:取un an!,那limun1lim2n n
n1 n12設(shè)a0,且數(shù)列na有界證明:級(jí)數(shù)a2 證明:由于數(shù)列na有界,因此我們可設(shè)M0,使得 M,n.那么可知aM, M ann2,我們知道級(jí)數(shù)n2收斂,于是根據(jù)比較判別法可知級(jí)數(shù)an
an
n1an
14設(shè)limal
,因此根據(jù)比較判別法可知級(jí)數(shù)22
n1l1,
nanl l 時(shí)
nan發(fā)散 時(shí)會(huì)有什么結(jié)論(1)若l1,那么0,使得l12;由于limal根據(jù)極限的保號(hào)性可知N,當(dāng)n時(shí),an1
n1N11 1n n n n1n n n n1 nN nN nN
1收斂,因此可知級(jí)數(shù)a n n(2若l1,那么0,使得l12;由于limal根據(jù)極限的保號(hào)性可知N,當(dāng)n時(shí),an1
n1N11 1n1 n1 nN2 n1 nN2
1發(fā)散,因此可知級(jí)數(shù)
1nN2
n1
nan可能收斂也可能發(fā)散。我 數(shù)列an ,顯然有限limalim1plnlnnn n n 但是對(duì)于級(jí)數(shù) ,可知 n(lnn)p兩邊取對(duì)數(shù)易知等式成立;n1n1 n1 p
pn 時(shí),級(jí) a收斂, n
nnn
,n
n1
lnnsinn是一個(gè)交錯(cuò)級(jí)數(shù),且lnnsin lnnsin 而級(jí) 必是收斂的那么這兩個(gè)級(jí)數(shù)的和也是收斂的即原級(jí)數(shù)收斂k 111 n
n1n1n1n1n1nnn n n n111 1111 n n1 n
111 n ,
n
nnnn nn1 nn n(1)n(1)n1(1)n11nnn
o nn nn
o nn nn
nn
(1)n 1nn2n
o1nn 1 n我們知道級(jí)數(shù) ,on都收斂,而級(jí)數(shù)發(fā)散,因此原級(jí)數(shù)發(fā)散nsin
n21;
n2 n2n21(1)nsinn2
n2n(1)n
n2n2
n可以證得從n2開(kāi)始n2n2
單調(diào)下降趨于零
n22 2
,而級(jí)數(shù)
必是收斂的;因此我們知道原級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂,
(1)n,p1當(dāng)p011
1sinnn1
sin
,而級(jí)數(shù)
11 n1(1)ncos
n ncos解:我 級(jí)數(shù)n
n ncos S S 2 2knk
k
k k k 2sin1cos2k2sin1cos2ksin(2k1)sin(2k1)sin1sin(2n1
k k
nnk,
kcos2ksin1sin(2n1) 2 2
cosk
ncos4n同理可以知道級(jí)數(shù)
2n
sin2n n
nsin2n
(1)n1cos2n ncos我們知道級(jí)數(shù)
與級(jí)數(shù)
(1)nsin,x 可得:
1 (1)nsinx
o (1)no1 n
(1)nx,(1)n
1
n,
n
n n(1)n解:由
1 1 1 233nn2 233nn2 1 2nnnn對(duì)于N取n3N,p6N,
nn1npn1np1n11np
2n2n9N
2np2np23N29N3
n
1an
n
1a
1,由比較判別法可知原級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂1 n隨n的變化單調(diào)有界,1
nsinn1 n sinn1 sinncos1cosnsin cosnsin n n n n cos1sin
當(dāng)n2時(shí) n, n單調(diào)趨于零,而sinn,cosn易證得有界,那么由狄理克雷判別法 sinncos cosnsin可知級(jí)數(shù) n, n都收斂,于是原級(jí)數(shù)收斂 nn解:取Nx1,則當(dāng)nN時(shí),(1)n
,n
sin(2n
n!,而級(jí)數(shù) n1
sinnx,0xn 解:級(jí)數(shù)sinnx的部分和為Snsinkx k 2sinxSn2sinxsinkxcos(k1)xcos(k1)x1cos(nk
ksinS1cos(n1)x sin 2sinn而數(shù)列1單調(diào)下降趨于零,nnsin2 n cos 容易證明級(jí)數(shù)
cosnx,0x
n1
n
,而級(jí)數(shù)nn
當(dāng)p0時(shí),由于limcosnx0,可知級(jí)數(shù)發(fā)散那么根據(jù)比較判別法可知當(dāng)p0
p綜上級(jí)數(shù)
p
;n解:可以證明N,當(dāng)nN
nn nn
4 455
sinn
,我們知道級(jí)數(shù) 收斂,因此由比較判別法可以知n1
nsinnsinnn n 1 n 1n nsinn
nno
n(1)n
no
n nn
n 1由萊布尼茲判別法可知級(jí)數(shù)
no n n(1)n 1
1 解:可以知道1n
n 1
1,pn1np(1)n (1)n 1 p 1 np1n1pon1p np 1n1
p,p (1)n 1 p p (1)n nn n . .
p知
np同階的無(wú)窮小量,因此級(jí)數(shù) p
1n1npp p 收斂,而數(shù)列1單調(diào)有界,那么由阿
p p
1 p 當(dāng)p0易知 p
n2nsin2n;n
n2 n2 n那么當(dāng)xkk時(shí)總有102sin2x,于是有n 4 當(dāng)xkk3時(shí),由于lim1n2sin2xn0, 4
n
2nsin2n nn4當(dāng)xk n4
nn
nx n1an
,limaan
x x解:當(dāng)xa時(shí),級(jí)數(shù)發(fā)散。此時(shí)lim nan
lim na
xxa時(shí),級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂。此時(shí)有極限的保號(hào)性可知N,當(dāng)nN時(shí),0,1xx Nx x Nx n1an n1an nN1an n1an nN
1 當(dāng)xa時(shí),不能判斷級(jí)數(shù)的斂散性。例如an ,由于lim n11
e1
n 級(jí)數(shù)發(fā)散;但是對(duì)于a
1有l(wèi)ima1;x
1
pn
a
n
n1n
n1n
n,r
n0,故此時(shí)級(jí)數(shù)發(fā)散。當(dāng)r0,1
nnnnnn
xe
(n1)n故
nnnn
xex當(dāng)xe時(shí),由于lim n nln ,pn 2k1 np 2n2p3n3p4n4p 2k12k1
2kn2kpnn1
nn (1)n 1nn p p p o nnn (1)n1 n (1)n1 n nn n sinnn nn1np 4sinn sinn sinn sinn sinn sin2n; o1 o1;npsinn
np
n2 np
4 aaqaq2aqn,q1,aA,n0,1, 解:對(duì)于0,取N
1q
1,則對(duì)于p0及nN 1 1111111
1
1對(duì)于Nn3Np3N16an1an2an3an
an1an2an3
16N16N3N1313N
3N 3N 3N 3N 3N 6N 6N 16N N1116N3N 6N
6N 求證:若級(jí)數(shù)aa0n12,)收斂,則級(jí)數(shù)a2收斂但是反之不成立 證明:若級(jí)數(shù)a收斂,則必有l(wèi)ima0,那么N,當(dāng)nN時(shí)有 1,即此時(shí)有a2a成立n
n nn
a2a2a2a2 nN
nNnn 反之不成立,例如級(jí) n2收斂,但是級(jí)
n1 n若級(jí)數(shù)a收斂,且limn1,問(wèn)是否能斷定b也收斂?研究例子a ,ba nnn
答:不能,如題中所給例子:顯然有l(wèi)im
lim
n1lim(1)n ba
n1
ancnbn,n1,,證明:由題意可知對(duì)于0,N0,當(dāng)nN時(shí),對(duì)于pan1an2anbn1bn2bn由于ancnbnn1,2,,
an1an2anpcn1cn2cnpbn1bn2bnpcn1cn2cncn1cn2cn
an1an2anbn1bn2bn
1,
1,
n,
nx收斂,則當(dāng)xx0n
nx也收斂;n
nx0發(fā)散,則當(dāng)xx0n
證明:i.由于xx0可設(shè)xx0其中0;an
an1
n11
n1nx0 n1nx0
由于級(jí)數(shù)nx0收斂,而數(shù)列n單調(diào)有界,則由阿貝爾判別法可知級(jí)數(shù)nx
,數(shù)
nx0收 n1
其中Bn bnn,那
k k k k kanbnna limna
可設(shè)nanM成立。由于anan1是絕對(duì)收斂,因此0N0,當(dāng)nN,pn有k
akak1.同樣由于bn收斂0,N0,當(dāng)nN,p0
nk
M nn n
k
n akbkk
akak1BkanpBnpknp1a M
k
akak1biMMk
k
1M 求證:若級(jí)數(shù)a2和b2都收斂 ab,ab2,
n
n1
aaab nn
a2a2 a2
n n 于是可知級(jí)數(shù)ab收斂,那么可知級(jí)數(shù)ab2a2n n
x取ann,可知級(jí)數(shù)ann2,收斂那么級(jí)數(shù)anbnnx
x
n
設(shè)正項(xiàng)數(shù)列n單調(diào)上升且有界求證: n1 n1
1xn
xn1xn nn0nnn1 n1 nn0nn取取
1,則blimxx,由正項(xiàng)數(shù)列x單調(diào)上升且有界可知x 1 單
xnx
xn1那么由阿貝爾判別法可知級(jí)數(shù)anbn 1 n1 n1nk
Ankan1an2ankSnkSn,k0,1,2,,p,An
an2M
2M成立; nn n
k
n akbkbkbk1AnkAnpbnp2M
bkbk1bnpk
k k 由于級(jí)數(shù)bk收斂那么由柯西收斂原理可知0,N10,當(dāng)nN1p0np1 n k
bkk
bkbk14M又由于limb0,可知0,N0,當(dāng)nNbn 綜上可知0,NmaxN1N20,當(dāng)nNn n akbk2Mbkbk1bnp2M4M4Mk k
akbkSkbkSnbnSkbkk
k
kanbnSnbnlimSnbn 又因?yàn)镾n有界且limbn0可知limSnbn0,于是有anbn 設(shè)a收斂,且limna0,求證na 收斂,且有na a
k k k 由于limnan0,可知nanan1anbn 若an0,則a1a1a2a2a3a3收斂若an0,則a1a1a2a2a3a3收斂 若a收斂,則(1na收斂 答:錯(cuò);例如
(1)n,則級(jí)數(shù)a收斂;
(1)
n
n n1 答:正確;由a2收斂可知lima20,于是可知N,當(dāng)nN時(shí) 1;與此同此0,N,
nn n
nN時(shí),p0有
成立。那么0,NmaxNN,當(dāng)nNp0 k
np
n n nk
k
a2 k
kkk
nn答:錯(cuò)誤;調(diào)和級(jí)數(shù)
1發(fā)散但是顯然有l(wèi)im1n1 n 答:錯(cuò)誤;例如取an
n(1)nnnn,bn 1n(1)nnnn且有l(wèi)im
nnnnn
n 1 nnanbn n
n nn
n1
n原理可知對(duì)于0,N0,當(dāng)nN時(shí),p0有k
Mn n k
Mk
MM
(1)n 答:錯(cuò)誤;如級(jí)數(shù) 發(fā)散
nn1 n1n若an收斂an0,則limnan
p p
1
解:由于級(jí)數(shù)
在p 0,N n
于是可知有l(wèi)im 0成立n(n1) (n2) (2n)p lim1 1;n p2n 解:由于級(jí)數(shù)n在p1時(shí)收斂那么由柯西收斂原理可知對(duì)于0,N0,當(dāng)nN
于是可知有l(wèi)im1 10成立n p2n
證明:由級(jí)數(shù)an收斂根據(jù)柯西收斂原理可知0,N10,對(duì)于nN1pnk
k
那么對(duì)于0,K2N1,當(dāng)kK
,于是有l(wèi)imkak0,即limnan§5
k anananan證明:取a
,a
那么0aa,0aa;
a anananan
為S*那么顯然有0,
0,當(dāng)nNSS
; S*SS*SSSS*
S
S*
S*SSS0
S*SS*SSS
2k 2k 由an收斂可知必有l(wèi)iman0,那么0,N20,當(dāng)nN2時(shí)有an
S*S
2k 2k 2k 2k n
n
312 111進(jìn)行加括號(hào)得312
1 11 35 2 35
14n14n14n11314n1314n14n1取
,,1212
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