已知级数 sum _(n=1)^infty dfrac (1)({3)^xln n} 是收敛的,利用等式 sum _(n=1)^infty dfrac (1)({3)^xln n},必有( )A sum _(n=1)^infty dfrac (1)({3)^xln n}(1)/(ln3)" data-width="96" data-height="46" data-size="1419" data-format="png" style="max-width:100%">B sum _(n=1)^infty dfrac (1)({3)^xln n}C sum _(n=1)^infty dfrac (1)({3)^xln n}
已知级数
是收敛的,利用等式
,必有( )
A
\frac{1}{\ln3}" data-width="96" data-height="46" data-size="1419" data-format="png" style="max-width:100%">
B 
C 
题目解答
答案
已知级数
是收敛的。利用等式
,可以将该级数转化为更易处理的形式。
首先考虑
:

根据等式
,可以将其改写为:

因为
,所以:

因此,级数变为:

为了使这个级数收敛,
必须满足 p-级数的收敛条件。p-级数
收敛当且仅当 p > 1。
因此,对于
来说:
1" data-width="97" data-height="20" data-size="1269" data-format="png" style="max-width:100%">
解这个不等式:
1\Rightarrow x\ln3<-1\Rightarrow x>-\frac{1}{\ln3}" data-width="349" data-height="46" data-size="3648" data-format="png" style="max-width:100%">
由此可见,
必须满足:
-\frac{1}{\ln3}" data-width="91" data-height="46" data-size="1365" data-format="png" style="max-width:100%">
其中,
是 x 的代号。所以最终答案是:
选择 A
\frac{1}{\ln3}" data-width="76" data-height="46" data-size="1330" data-format="png" style="max-width:100%">。
解析
考查要点:本题主要考查级数收敛性的判断,特别是利用对数恒等式将复杂级数转化为p-级数形式,并应用p-级数的收敛条件求解参数范围。
解题核心思路:
- 识别级数结构:将原级数中的分母项通过指数运算和对数恒等式进行变形,转化为标准的p-级数形式。
- 应用p-级数收敛条件:确定转化后的级数形式后,根据p-级数的收敛条件(指数项需大于1)建立不等式,解出参数范围。
破题关键点:
- 对数恒等式的应用:利用等式 $a^{\ln b} = b^{\ln a}$,将分母中的 $3^{\lambda \ln n}$ 转化为 $n^{\lambda \ln 3}$。
- p-级数的收敛条件:明确 $\sum \frac{1}{n^p}$ 收敛当且仅当 $p > 1$,从而建立关于 $\lambda$ 的不等式。
原级数形式:$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{3^{\lambda \ln n}}$
步骤1:对分母进行变形
利用对数恒等式 $a^{\ln b} = b^{\ln a}$,将分母改写为:
$3^{\lambda \ln n} = (e^{\ln 3})^{\lambda \ln n} = e^{\lambda (\ln 3)(\ln n)} = n^{\lambda \ln 3}$
步骤2:转化为p-级数形式
原级数变为:
$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{\lambda \ln 3}} = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^p} \quad \text{其中} \ p = \lambda \ln 3$
步骤3:应用p-级数收敛条件
p-级数 $\sum \frac{1}{n^p}$ 收敛当且仅当 $p > 1$,即:
$\lambda \ln 3 > 1$
步骤4:解不等式求参数范围
解得:
$\lambda > \frac{1}{\ln 3}$