高等数学:第11章无穷级数自测题答案
高等数学无穷级数11-1
n0aqn当 当qq
1时, 收敛 1时, 发散
二、收敛级数的基本性质
性质1 设常数 k 0, 则 un与kun
有相同的敛散性.
n1 n1
证 令un与kun 的部分和分别为 sn 及n .
n1 n1
则 n k1u k2u kn u
k(u 1u 2 u n) ksn
n1
若 u n , v n 均发散,
n1 n1
则 (un vn) 敛散性不确定.
n1
例 111,
都发散.
( 1)( 1)( 1) ,
但 [1(1)][1(1)]
0 0 0 收敛.
0
性质3
注
添加或去掉有限项不影响一个级数 的敛散性. 级数的和一般会改变.
n1n(n51)21n
n1
5 n(n1)
n1
1 2n
n 1n(n 51)5n 1 n 1n1 1
令gn5kn1k1k11
5(1
1 ), n1
ln im gn5ln i (m 1n1 1)5,
n1
n1
n1
n
n
n
证 级数的部分和 (ui vi ) u i v i
i1
高等数学无穷级数上课习题与答案
高等数学无穷级数上课
习题与答案
标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
第一次作业
1.写出级数√1
2+12?4+1√12?4?6+12
2?4?6?8
+?的一般项 。
解:一般项为u 1=
(112)
1(21)!!
2.已知级数∑2n n !n
n ∞
n =1
收敛,试求极限lim n →∞2n n !
n n 。
解:由级数收敛必要条件可知
lim n →∞2n n !
n
=0 3.根据级数性质,判定级数∑(1
1+21)∞
1=1
的敛散性。
解:因为级数∑(1
5
n )∞
n =1收敛,级数∑(2n )发散,∞
n =1
所以由性质可推导出级数∑(1
5
1+21)发散。∞
1=1
4.根据级数收敛与发散定义判定级数∑(√n −1−√n )的敛散性,∞
n =1
若收敛,求其和。
解:设u 1=√n −1−√n ,11
=√2−1+√3−√2+√4−√3+?+√n −1−√n =√1+1−1
=
1
111
因为lim 1→∞
11=lim
1→∞1
1
11
=∞ ,所以所求级数发散。
5.判定级数∑√n +1
n
∞
n =1
的敛散性。
解:因为lim
1→∞11=lim
1→∞
√n+1
n
=1≠0,
所以由级数收敛的必要条件知级数∑√n+1 n
∞
n=1
发散。
6.
1
√2−1
−
1
√2+1
+
1
√3−1
−
1
√3+1
的敛散性。
解:原式=(
1
√2−1
−
1
√2+1
)+(
1
√3−1
−
1
√3+1
)+?
=
1
2
(1+
1
2
+
1
3
+?
1
1
+?)=
1
2
∑
1
1
∞
1=1
第二次作业
1.根据P—级数的敛散性,判定级数∑
21+1
(1+1)2(1+2)2
∞
1=1
的敛散性。
大学高数下册试题及答案,第11章
该函数延拓为偶函数,再延拓为周期的周期函数展开得余弦级数,;
切入点很棒!
的构思挺奇异!
高等数学〔Ⅱ〕期末参考答案
一、填空题〔每题3分,共30分〕
1.已知a(1,1,2),b(0,1,2),则a b 1
i j1 1
k
2(0,2,1) .
22.点(1,1,1)到平面3x6y2z140的距离为 3.
3.过点(3,0,1)且与平面3x7y5z120平行的平面方程为
3x7y5z40 . 4.已知z f(xy,2x e2y),则 t
4
z x
yf12f2 .
5.曲线x
14
4
13
,y
t
3
3
12
,z
t
2
2
在相应于t1处的法平面方程为
(x)(y
)(z
)0 .
10
y0
6.交换积分dx f(x,y)dy的积分次序为 x dy
f(x,y)dy.
223
7.设:z x y
22
(0z1),则zdS x y 1
2
x y
2
22
2dxdy.
8.设向量A(x2yz)i(y2zx)j(z2xy)k,则divA
P x
Q y
R z
2(x y z).
9.设函数f(x)以2为周期,且f(x)x(x),其Fourier 级数为
a02
n 1
(ancosnx bnsinnx),则b2
2
1
xsin2xdx 1 .
10.函数f(x)
12x
的麦克劳林级数为
2
(1)2
n
n
x .
n
n0
二、〔8分〕求函数f(x,y)x xy y x y1的极值,并指出是极大值还是微小值.解:fx(x,y)2x y1,fy(x,y)2y x 1,
2
2fx(x,y)02x y10令,得驻点(1,1).由于 , 即
f(x,y)02y x10y
A fxx(x,y)2,
B fxy(x,y)1,
高等数学(三)第11章 无穷级数
无穷级数是高等数学的一个重要内容,是无限个常量或变量之和的数学模型,它是表示函数、研究函数性态以及进行数值计算的一种有效工具,在数学理论以及工程技术中都有广泛的应用.
11.1 数项级数的概念及性质
11.1.1 数项级数的概念 实例1 小球运动的时间
小球从1米高处自由落下, 每次跳起的高度减少一半, 问小球运动的总时间. 解 由自由落体运动方程221gt s =知g s t 2=.设k t 表示第k 次小球落地的时间, 则小
球运动的总时间为
+++++=k t t t t T 222321.
这里出现了无穷多个数依次相加的式子.在物理、化学等许多学科中,也常能遇到这种无穷多个数或函数相加的情形,在数学上称之为无穷级数.
上述级数的定义只是一个形式上的定义,怎样理解无穷级数中无穷多个数相加呢?我们可以从有限项出发,观察它们的变化趋势,由此来理解无穷多个数量相加的含义.
令n n u u u S +++= 21,称n S 为级数(11.1.1)的部分和.当n 依次为1,2,3,…,时,得到一个数列1S ,2S ,…,n S ,…,称为级数(11.1.1)
的部分和数列.从形式上不难知道
∑∞
=1
n n u =n n S ∞
→lim ,所以我们可以根据部分和数列的收敛与发散来定义级数的敛散性. 当级数∑∞
=1
n n u 收敛于S 时,常用其部分和S n 作为和S 的近似值,其差
∑∑∑∞
+==∞==
-=-1
1
1
n k k
n
k k k k n u u u S S
叫做该级数的余项,记为n r .用部分和S n 近似代替和S 所产生的绝对误差为| r n |.
无穷级数题(含答案)
无穷级数自测题简解与答案
一、 填空题
1, k >1; 2, 发散;3,0<p≤1; 4, a < 1,b任意;或a = ±1,b > 1;或a = −1, 0 < b ≤ 1;
5,发散; 6,绝对收敛;发散; 7, 8;[−2,2);8,(-2,2);
9, 2 ; π2 ;10, 3 。
3
4
n
⎛ (3) sin ⎜⎜⎝
⎛
1 n2
⎞ +1 −1⎟⎟⎠
=
⎜ sin ⎜
⎜ ⎜⎝
1⎞
n2
⎟ ⎟∼
1 n2
+1
+1
⎟ ⎟⎠
1 2n2
(n → ∞) ,
级数收敛。
(4) 用比值判别法, lim un+1 = 1 < 1 , 级数收敛。
u n→∞ n
e
n+1
(5)
lim
n→∞
n (n +
n
1)n
= lim n n n→∞ (1+ 1 )n
=1 e
≠ 0 ,级数发散。
n
(6) lim un+1 = 0 , 级数收敛。 u n→∞
n
(7)因为 lim n→∞
un 1
∑ = lim n +1 = 1 , 原级数与级数 ∞
第十二章无穷级数自测题(含答案)
第十一章练习题
一、 填空题
1.级数
)21)1(1(1
n
n n n -+∑∞
=的和为( )
. 2.若∑∞
=1
n n u 为正项级数,且其部分和数列为{}n s ,则∑∞
=1
n n u 收敛的充要条件是( ).
3.级数∑∞
=1
22
sin
2n n
n π
的敛散性为( ).
4.幂级数n n x n )3
2(11
-∑
∞
=的收敛区间为(
).
5.幂级数∑∞
=-1
22)
1(n n
n
n
x
的收敛域为( ).
6.将函数
2
)
1(1x +展开成x 的幂级数为( ).
7.)(x f 满足收敛的条件,其傅立叶级数的和函数为S(x),已知f (x )在x=0处左连续,且)(lim ,2)0(,1)0(0
x f S f x +→=-=则=( )
. 8.设)(x f 是周期为2π的函数,在一个周期上可积.当)(x f 是奇函数时,它的傅里叶系数为 =n a ( ),=n b ( ).
二、 单项选择题
1. 若级数∑∞
=1
n n a 条件收敛,则下列结论不正确的是( ).
A. 交换律成立;
B.结合律成立;
C.分配律成立;
D.以上都不成立。
2.在下面级数中,绝对收敛的级数是( ).
A.
∑
∞
=+1121n n ; B.n
n n
)2
3()1(1
∑∞
=-;
C.
3
1
1)
1(n
n n
∑
∞
=-; D.n
n n n
1)
1(1
--∑∞
=.
3. 在下列级数中,条件收敛的级数是( ).
A. ∑∞
=+-1
1
)
1(n n
n n ;B.∑∞
=-1
1)
1(n n
n
;C.∑∞
=-1
2
1)
1(n n
n
;D.∑∞
=+-1
)
1(1)1(n n
n n
4. 已知级数∑∑∞
(完整版)无穷级数期末复习题高等数学下册(上海电机学院)
第十一章无穷级数
一、选择题
1.在下列级数当中,绝对收敛的级数是( C )
(A)∑∞
=+
11
2
1
n n(B)
()()2311n
n
n
∑∞
=
-
(C)
()
∑--
n
n
3
11
1
(D)
()
n
n
n
n1
1
1
-
-
∑∞
=
2.
()
∑∞
=
-
2
!
1
n
n
n
n
x
在-∞
x
f(A )(A)e x2-(B) e x2
(C) e x
-
-2(D) e x2
-
3.下列级数中收敛的是( B )
(A)∑
+
∞
=11
n n
n
(B)
∑
+
∞
=11
1
n n
n
(C)
()
∑
+
∞
=11
2
1
n n(D)
()
∑
+
∞
=1
2
1
1
1
n n
4.
lim=
∞
→
u n
n是级数
∑∞
=1
n
n
u
收敛的( B )
(A)充分条件(B) 必要条件
(C) 充要条件(D) 无关条件
5.级数∑∞
=1
n
n
u
收敛的充分必要条件是( C )
(A)
lim=
∞
→
u n
n(B)
1
lim1<
=
+
∞
→
r
u
u
n
n
n
(C)
s n
n∞
→
lim
存在(s n=u1+u2+…+u n)(D) n
u n
2
1
≤
6.下列级数中,发散的级数是( B )
(A)∑∞
=1
2
1
n n(B)
∑∞
=1
1
cos
n
n
(C)
()∑∞
=1
3
1
n
n
(D)
()∑∞
=
-
1
1
3
2
n
n
7.级数
()()
n
x n
n
n
5
1
1
1
1
-
∑-
∞
=
-
的收敛区间是( B )(A)(0,2)(B)
(]2,0 (C)
[)2,0
(D) [0,2]
8.
()
+∞
<
<
∞
-
∑∞
=
x
n
n
n
x
1
!的和函数是( B )
(A)e x(B) 1
-
e x
(C) 1
+
e x(D) x
-
1
1
9.下列级数中发散的是( A )
(A)∑∞
=12
sin
n
nπ
(B)
()
∑-
∞
=
-
1
1
1
1
n
n
n
(C) ∑⎪
考研数学专题—无穷级数自测题(3套)
考研数学专题-无穷级数自测题(1)
一、 选择题:
1.下列级数中,收敛的是( )。
A . ∑∞
=11n n B . ∑∞
=11
n n n C . ∑∞=1321n n D . ∑∞=-1
)1(n n
2.下列级数中,收敛的是( )。
A . 11)45(-∞
=∑n n B . 11)54(-∞=∑n n C . 1
1
1)45()1(-∞=-∑-n n n D . ∑∞
=-+11)5445(n n
3.下列级数中,收敛的是( )。
A . ∑∞
=1222)!(n n n B . ∑∞=1!3n n n n n C . 21sin ππ∞
=∑n
n n D . ∑∞=++1)
2(1n n n n 4.部分和数列{}n s 有界是正项级数∑∞
=1
n n u 收敛的( )。
A . 充分条件
B . 必要条件
C . 充要条件
D . 既非充分又非必要条件 5.设a 为非零常数,则当( )时,级数∑
∞
=1n n
r
a
收敛 。 A . 1<r B . 1≤r C . a r < D . 1>r
06.(3)1,
6.
....n n n a x x x A B C D ∞
=-=-=∑若级数在处收敛则此级数在处(
)绝对收敛发散条件收敛
敛散性不定
二、 填空题:
1.设级数∑∞=-12)1(n n
n n
a 收敛,则级数∑∞
=1
n n a 。
2.设级数∑∞
=12
n n u ,∑∞=1
2
n n v 收敛, 则级数∑∞
=1
n n n v u 。
3.若级数∑∞
=1n n u 的前n 项和)12(21
21+-=n s n ,则=n u ,∑∞
高等数学 无穷级数 11-1【VIP专享】
性质1 设常数 k 0, 则 un与 kun
有相同的敛散性.
n1 n1
证 令 un与 kun 的部分和分别为 sn 及n .
n1 n1
则 n ku1 ku2 kun
k( u1 u2 un ) ksn 于是 当sn s, n ksn ks;
当sn不存在极限且k 0时,
n1
un 称为一般项(通项).
一般项
如
3 10
3 100
3 10n
;
1 1 1 1 (1)n1 1 ;
234
n
1 1 1 1 (1)n1 .
均为(常)数项级数
无穷级数定义式的含义是什么? 按通常的加法运算一项一项的加下去,
没有穷尽,如何计算?
部分和定义 un 前n项的和 n1 Sn u1 u2 u3 un
③ 必要条件不充分.
如 调和级数 1 1 1 1
23
n
有
lim
n
un
0
但级数是否收敛?
例 讨论调和级数 1 1 1 1 敛散性.
发散
性质5 (级数收敛的必要条件)
定理 若级数
un 收敛, 则
lim
n
un
0
n1
证 因为 s un 则 un sn sn1
n1
所以
lim
n
un
无穷级数 期末复习题 高等数学下册 (上海电机学院)
第十一章无穷级数
一、选择题
1.在下列级数当中,绝对收敛的级数是( C )
(A)∑∞
=+
11
2
1
n n(B)
()()2311n
n
n
∑∞
=
-
(C)
()
∑--
n
n
3
11
1
(D)
()
n
n
n
n1
1
1
-
-
∑∞
=
2.
()
∑∞
=
-
2
!
1
n
n
n
n
x
在-∞
x
f(A )(A)e x2
-(B) e x2
(C) e x
-
-2(D) e x2
-
3.下列级数中收敛的是( B )
(A)∑
+
∞
=11
n n
n
(B)
∑
+
∞
=11
1
n n
n
(C)
()
∑
+
∞
=11
2
1
n n(D)
()
∑
+
∞
=1
2
1
1
1
n n
4.
lim=
∞
→
u n
n是级数
∑
∞
=1
n
n
u
收敛的( B )
(A)充分条件(B) 必要条件
(C) 充要条件(D) 无关条件
5.级数∑∞
=1
n
n
u
收敛的充分必要条件是( C )
(A)
lim=
∞
→
u n
n(B)
1
lim1<
=
+
∞
→
r
u
u
n
n
n
(C)
s n
n∞
→
lim
存在(s n=u1+u2+…+u n)(D) n
u n
2
1
≤
6.下列级数中,发散的级数是( B )
(A)∑∞
=1
2
1
n n(B)
∑∞
=1
1
cos
n
n
(C)
()
∑∞
=1
3
1
n
n
(D)
()
∑∞
=
-
1
1
3
2
n
n
7.级数
()
()
n
x n
n
n
5
1
1
1
1
-
∑-
∞
=
-
的收敛区间是( B )(A)(0,2)(B)
(]2,0 (C)
[)2,0
(D) [0,2]
8.
()
+∞
<
<
∞
-
∑∞
=
x
n
n
n
x
1
!的和函数是( B )
(A)e x(B) 1
-
e x
(C) 1
+
e x(D) x
-
1
1
9.下列级数中发散的是( A )
(A)∑
∞
=12
sin
n
nπ
(B)
()
∑-
∞
=
-
1
1
1
1
n
n
n
(C) ∑⎪
柴俊,丁大公,陈咸平 等 编 科学出版社 华东师范大学 高等数学 上下册 答案Ch_11_Infinite_series
第11章 无穷级数
参考解答
1、根据级数收敛与发散的定义判别下列级数的敛散性: (1)
()
11
1n n n ∞
=+∑ 解:()()1
11
1111n
n k S n k k n ==
=-→→∞++∑,故原级数收敛。 (2
)
1
n ∞
=
解
:()1n
n k S n ==
=→∞→∞,故原级数发散。
2、用比较审敛法判别下列级数的敛散性: (1
)
1
n ∞
= 解
:3
2
lim 1n n →∞==<,而级数312
1n n ∞
=∑收敛,故原级数收敛。
(2)2
3
111n n n
∞
=++∑ 解:2
311lim 11n n n n
→∞++==,而级数11n n
∞=∑发散,故原级数发散。
(3)
1
12sin
5
n n n ∞
=∑ 解:1
2sin
5lim 125n n n n →∞
==⎛⎫
⎪⎝⎭
,而级数125n n ∞=⎛⎫ ⎪⎝⎭∑收敛,故原级数收敛。
(4)22
11ln n n n ∞
=⎛⎫
+ ⎪⎝⎭
∑ 解:222
1ln lim 11n n n n →∞⎛⎫
+ ⎪⎝⎭=
=,而级数211n n
∞
=∑收敛,故原级数收敛。 (利用极限1lim 1n
n e n →∞⎛⎫
+= ⎪⎝⎭
,或()0ln 1lim
1x x x →+=) (5)
()
11
ln 1n n ∞
=+∑ 解:
()11ln 1n n >+,而级数11
n n
∞
=∑发散,故原级数发散。 3、用比值审敛法判别下列级数的敛散性: (1)
1
21n
n n
∞
=-∑ 解:111121121lim lim 121221
n n n n n n
n n n n ++→∞→∞++--==<--,故原级数收敛。 (2)15!
高等数学单元自测题
《高等数学》单元自测题
第七章 空间解析几何自测题
专业 班级 姓名 学号
一、填空题:
1. 已知a
与b
垂直,且a
=5,b
=12,则=+b a
,b a
-= 。 2.若两平面0=-++k z y kx 与02=-+z y kx 互相垂直,则k = 。 3.若直线
531123-=++=-z k y k x 与2
2
531-+=
+=-k z y x 垂直,则k= 。 4.已知)1,3,2(A ,)1,4,5(-B ,)3,2,6(-C ,)1,2,5(-D ,则通过点A 且垂直于B 、C 、D 所
确定的平面的直线方程是 。
5.母线平行于oz 轴且通过曲线⎪⎩⎪⎨⎧+==++2222
221
4z
y x z y x 的柱面方程是 。
二、选择题:
1.下列命题,正确的是 。
(A )、k j i
++是单位向量。 (B )、j -非单位向量
(C )
、2
= (D )、b b a a
⋅=⋅2
)(
1.设},,{},,{z y x z y x b b b b a a a a ==、。则b a ⊥的充分必要条件是 。 (A )、z z y y x x b a b a b a ===,, (B )、0=++z z y y x x b a b a b a (C )、z
z y
y x
x b a b a b a == (D )、z y x z y x b b b a a a ++=++
2.设三向量c b a ,,的模分别为3,6,7;且满足a c c b b a c b a ⋅+⋅+⋅=++则,0
= 。
(A)、45 (B)、-47 (C)、42 (D)、-43
高等数学第十一章:无穷级数-1常数项级数的概念和性质
n1
敛, 且其和为 ks 。
性质2 如果级数 un、 vn 分别收敛于 s和 t则
n1
n1
级数 (un vn )也收敛, 且其和为 s t.
n1
性质3 在级数中去掉、加上或改变有限项,不会改变级 数
的收敛性。
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例 无穷级数 aqn a aq aq2 aqn n0 叫做等比级数(又称几何级数),其中 a 0 , q 叫做级数的公比。试讨论此级数的收敛性。
例 证明级数 1 2 3 n
是发散的。
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例1 判定无穷级数
1 1 1
12 23
n(n 1)
的收敛性。
解
un
1 n(n 1)
1 n
1 n1
,
sn
1 1 2
1 23
1 n(n 1)
(1 1 ) ( 1 1 ) ( 1 1 ) 1 1
2 23
n n1
n1
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高等数学7-11章单元自测题与综合训练
《高等数学》单元自测题
第七章 空间解析几何
专业 班级 姓名 学号
一、填空题:
1. 已知向量a 与b 垂直,且5||=a ,12||=b ,则=+||b a ,=-||b a .
2.设向量{}{}1,1,2,1,2,1--==OB OA ,则=⋅OB OA ,=⨯OB OA ,
=∠AOB cos .
3.已知点)3,1,2(),5,0,4(B A ,则与AB 同向的单位向量为 . 4.若两平面0=-++k z y kx 与02=-+z y kx 互相垂直,则k = . 5.过点)1,2,3(--和点)5,4,5(的直线方程为 . 6.点)2,3,1(到平面0322=+-+z y x 的距离为 .
7.母线平行于z 轴且通过曲线⎪⎩⎪⎨⎧+==++2222221
4z
y x z y x 的柱面方程是 .
8.球面0422
22=+-++y x z y x 的球心为 ,半径为 . 二、单项选择题: 1.若两直线
634123-=+=-z y x 与2
2251-+=
+=-k z y x 平行,则k= . (A)2; (B)3; (C)4; (D)5.
2.设平面方程为0=++D Cz Bx ,且0≠BCD ,则平面 . (A)平行于x 轴; (B)平行于y 轴; (C)经过y 轴; (D)垂直于y 轴.
3.过点)1,1,2(-且与平面0132=+-+z y x 垂直的直线方程为 .
(A)
111322-+=-=-z y x ; (B)11
1322--=
+=+z y x ; (C)11312
2-+=-=
-z y x ; (D)1
高等数学第十一章 无穷级数
三 绝对收敛与条件收敛
定理1 如果级数(6)的个项的绝对值 所构成的级数(7)收敛,则级数(6)收敛。
例9
证明级数 sin n 绝对收敛。
n1 n4
第四节幂级数
一函数项级数的一般概念
如果给定一个定义在区间 I 上的函数列
它的部分和所成的数列 sn 有界。
比较审敛法 如果级数(2)收敛,并且
un vn (n 1,2,),
则级数(1)也收敛;如果级数(2)发散,
并且 un vn (n 1,2,), 则级数(1)也发散。
例1 讨论 p 级数
1
1 2p
1 3p
1 4p
1 np
的收敛性,其中常数 p 0.
当 n N 时,有不等式
2
l l un l l ,
2 vn
2
即
l
3
2 vn un 2 lvn ,
再根据比较审敛法的推论,即得所要证的结论。
极限审敛法
设 un 为正项级数,如果 n1
lim
n
nun
l
0
(或
有p
lim
n
nun
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《高等数学》单元自测题答案
第十一章 无穷级数
一.选择题:
1.B ;
2. D ;
3.A ;
4.B ;
5.B ;
6.B ;
7. C ;
8.C .
二.填空题:
1. ()
∑∞=-021n n n x ,()1,1-∈x ;2. ()x +1ln ; 3. [)6,0; 4. 2
k . 三.判断题:
1. 解 因为02121lim ≠=+∞
→n n n ,故级数发散. 2. 解 因为n n n n n n n 1)3(3)3(32=++>++,而∑∞=11n n
发散,故原级数发散. 3. 解 设n n n n u )13(
+=,因为13113lim lim <=+=∞→∞→n n u n n n n ,故级数收敛. 4. 解 因为()∑∞=-+1
212n n n ∑∑∞=∞=--+=111)21()21(n n n n ,并且级数∑∑∞=∞=--111)21()21(n n n n 和均收敛,故级数()∑∞=-+1212n n n
收敛. 四.判断题:
1. 解
()∑∑∞=-∞=--=-11111221n n n n n n
n ,因为12121lim 221lim lim 11<=+=⋅+=∞→-∞→+∞→n n n n u u n n n n n n n 故∑∞=-112n n n 收敛,从而()∑∞=---11121n n n n 绝对收敛.
2. 解 ∑∞=-+-=++-+++-1
212221)1(14413312221n n n n , ∑∑∞=∞=-+=+-1212111)1(n n n n n n n ,因为11lim 11lim 222=+=+∞→∞→n n n
n n
n n ,而级数∑∞=11n n
发散,故绝对值级数∑∞=-+-121
1
)1(n n n n 发散,因此所给级数不是绝对收敛的.由于所给级数是交错级数,且满足1
)1(11,01lim
222+++>+=+∞→n n n n n n n ,据莱布尼兹判别法知,
所给级数收敛,且为条件收敛.
五.求幂级数的收敛半径和收敛域
1. 解 3313lim lim 11=⋅+=+∞→+∞→n n n n
n n n n a a ,故收敛半径为31R =, 当31=x 时,幂级数化为∑∞=1
1n n ,该级数发散.当31-=x 时,幂级数化为∑∞=-11)1(n n
n
,其为交错级数,据莱布尼兹判别法知,该级数收敛.故所给幂级数的收敛域为⎪⎭
⎫⎢⎣⎡-3131,. 2. 解 n n n n n n n n n n a a n n n n n n n n n
n n n
n n 1)1(lim 1)1(lim )1(lim 1)1(1
lim lim 111111⋅+=⋅+=+=+=+∞→++∞→+∞→+∞→+∞→ 001lim )1
11(lim 11=⋅=⋅+-=-∞→+∞→e n n n n n , 故收敛半径为∞=R ,收敛域为()∞+∞-,
. 3. 解 ∞=+=+=∞→∞→+∞→)1(lim !)!1(lim lim 1n n n a a n n n
n n ,故收敛半径为0R =,收敛域为0=x . 六. 解:由于()x x f 2-=是奇函数,故0=n a , ,2,1,0=n ()⎰--⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---==πππ
πππx n nx x n ntdt t b n sin 1cos 12sin 21 ()n
n 41-= ∴()()nx n
x f n n sin 141∑∞=-=。 七. 解:1)正弦级数,注意到()00=f ,作奇延拓()x F ,()l l x ,-∈使在[]l ,0上恒有()()x f x F ≡。再将()x F 周期延拓得()x G ,()+∞∞-∈,x ,()x G 是一个以l 2为周期的连续函数,()()x F x G ≡,()l l x ,-∈,计算付氏系数如下:
0=n a ,( ,2,1,0=n )
()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+=⎰⎰20sin sin 2l l x l n dx l x n x l dx l x n x l b ππ 2sin 42
2ππn n l
=, ,2,1=n ∴()∑∞
==12
2sin 2sin 14n l x n n n l x f πππ,()l x ≤≤0. 2)余弦函数
作偶延拓设()x F ,()l l x ,-∈使在[]l ,0上恒有()()x f x F ≡。再将()x F 周期延拓得()x G ,()+∞∞-∈,x ,()x G 是一个以l 2为周期的连续函数,()()x F x G ≡,()l l x ,-∈,计算付氏系数如下:
()x
l dx x l xdx l a l l l =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=⎰⎰22002 ()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+=⎰⎰20cos cos 2l l x l n dx l x n x l dx l x n x l a ππ ()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡---=22222222212cos 22ππππn l n l n n l l n , ,2,1=n 0=n b
∴()()∑∞=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡---+=122cos 112cos 2124n n l x n n n l l x f πππ,()l x ≤≤0.