题目
函数项级数sum_(n=1)^infty(z^n)/(1-z^n)和函数的最大解析区域().A. 不存在B. 为|z|1C. 为|z| >1D. 为|z|
函数项级数$\sum_{n=1}^{\infty}\frac{z^{n}}{1-z^{n}}$和函数的最大解析区域().
A. 不存在
B. 为$|z|< 1$或$|z| >1$
C. 为$|z| >1$
D. 为$|z|< 1$
题目解答
答案
D. 为$|z|< 1$
解析
本题考查函数函数项级数的收敛区域的知识,解题思路是通过比值比值检验来确定级数的收敛范围,进而得到函数的最大解析区域。
- 首先应用比值检验:
- 设$a_{n}=\frac{z^{n}}{1 - z^{n}}$,$a_{n+1}=\frac{z^{n+1}}{1 - z^{n+1}}$。
- 计算$\lim_{n\to\infty\left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|$:
- $\lim_{n \to \to \ \ \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \left| z \cdot \frac{1 - z^{n}}{1 - z^{n+1}} \cdot \frac{n^2}{(n + 1)^2} \right|$。
- 当$n\to\infty$时,$\frac{1 - z^{n}}{1 - z^{n+1}}\to1$,$\frac{n^2}{(n + 1)^2}\to1$。
- 所以$\lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \left| z \cdot \frac{n^2}{(n + 1)^2} \right| = |z|$。
- 根据比值检验的结果确定收敛范围:
- 当$|z| < 1$时,$\lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| = |z| < 1$,级数收敛。
- 当$|z| > 1$时,$\lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| = |z| > 1$,级数发散。
- 考虑边界情况:
- 当$|z| = 1$时,项模长为$\left|\frac{z^{n}}{1 - z^{n}}\right|$,在$n\left|\frac{z^{n}}{1 - z^{n}}\right|$中,当$n\to\infty$时,$\left|\frac{z^{n}}{1 - z^{n}}\right|$的模长近似为$\frac{1}{n^2}$,$\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^2}$收敛。