题目
22. 若 sum_(n=1)^inftya_(n)(x+1)^n 在 x=1 处收敛,则此级数在 x=-2 处A. 条件收敛B. 绝对收敛C. 发散D. 敛散性不定
22. 若 $\sum_{n=1}^{\infty}a_{n}(x+1)^{n}$ 在 x=1 处收敛,则此级数在 x=-2 处
A. 条件收敛
B. 绝对收敛
C. 发散
D. 敛散性不定
题目解答
答案
B. 绝对收敛
解析
本题主要考查幂级数级数的收敛半径、收敛区间及收敛性判断,关键是利用阿贝尔定理分析幂级数的取值范围与收敛性的关系。
步骤1:确定幂级数的形式与收敛半径
给定幂级数为 $\sum_{n=1^\infty a_n(x+1)^n$,这是一个标准幂级数,可通过变量替换 $t=x+1$1转化为 $\sumn=1^\infty a_n t^n$,其中 $t=x+1$。
题目已知:当 $x=1时,原级数收敛。此时 $t=x+1=1+1=2$,即 $\sumn=1^\infty a_n 2^n$ 收敛。根据**阿贝尔定理**:若幂级数 $\sumn=1^\infty a_n t^n$ 在 t=t_0$($t_0\neq0$)收敛,则对所有满足 $|t|<|t_0|$ 的 $t$,该幂级数绝对收敛。
因此,该幂级数的收敛半径 $R\geq|t_0|=2:2$,但收敛半径 $R$ 可能大于2(此时收敛区间为 $(-R,R)$),也可能等于2(此时收敛区间为 $[-2,2)$ 或 $(-2,2]$ 等)。
步骤2:分析x=-2处的t值
当 $x=-2$ 时,$t=x+1=-2+1=-1$,即对应幂级数 $\sumn=1^\infty a_n (-1)^n=\sumn=1^\infty a_n t^n$ 在 $t=-1$ 处的收敛性。
由于 $|t|=|-1|=1<2\leq R$,根据阿贝尔定理,对所有 $|t|<2$ 的 $t$,幂级数绝对收敛。因此,$t=-1$ 时级数绝对收敛,即原级数在 $x=-2处绝对收敛。
步骤3:排除干扰选项
- 条件收敛:仅当级数收敛但不绝对收敛时成立,此处绝对收敛,排除A。
- 发散:与阿贝尔定理矛盾,排除C。
- 敛散性不定:由收敛半径 $R\geq22$ 保证 $|t|<2$ 时绝对收敛,故x=-2处必绝对收敛,排除D。