(2)已知级数①sum_(n=1)^inftysin(n^3pi)/(n^2)+1;②sum_(n=1)^infty(-1)^n((1)/(sqrt[3](n^2))-tan(1)/(sqrt[3](n^2))),则 (A.)①与②均条件收敛. (B.)①条件收敛,②绝对收敛 (C.)①绝对收敛,②条件收敛. (D.)①与②均绝对收敛.
A.)①与②均条件收敛. (
B.)①条件收敛,②绝对收敛 (
C.)①绝对收敛,②条件收敛. (
D.)①与②均绝对收敛.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查级数的收敛性判断,涉及交错级数的莱布尼茨判别法、绝对收敛与条件收敛的判定,以及泰勒展开近似的应用。
解题思路:
- 级数①:通过分析通项中的正弦函数,利用小角近似和莱布尼茨判别法判断其条件收敛性。
- 级数②:对通项中的正切函数进行泰勒展开,化简后利用p-级数的绝对收敛性判断。
破题关键:
- 级数①的关键在于将$\sin\frac{n^3\pi}{n^2+1}$近似为与$\frac{1}{n}$相关的交错项。
- 级数②的关键是展开$\tan x$并简化通项,转化为绝对收敛的p-级数。
级数①:$\sum_{n=1}^{\infty}\sin\frac{n^{3}\pi}{n^{2}+1}$
化简通项
当$n$较大时,$\frac{n^3\pi}{n^2+1} \approx n\pi - \frac{n\pi}{n^2+1}$,利用正弦差角公式:
$\sin\left(n\pi - \frac{n\pi}{n^2+1}\right) = -(-1)^n \sin\left(\frac{n\pi}{n^2+1}\right).$
近似处理
当$n$较大时,$\frac{n\pi}{n^2+1} \approx \frac{\pi}{n}$,故:
$\sin\left(\frac{n\pi}{n^2+1}\right) \approx \frac{\pi}{n}.$
判别收敛性
通项近似为$(-1)^{n+1}\frac{\pi}{n}$,对应交错级数$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}\frac{\pi}{n}$。由于$\frac{\pi}{n}$单调递减趋于零,根据莱布尼茨判别法,级数条件收敛。
级数②:$\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n}\left(\frac{1}{\sqrt[3]{n^{2}}}-\tan\frac{1}{\sqrt[3]{n^{2}}}\right)$
泰勒展开
当$x$较小时,$\tan x \approx x + \frac{x^3}{3}$,令$x = \frac{1}{\sqrt[3]{n^2}}$,则:
$\frac{1}{\sqrt[3]{n^2}} - \tan\frac{1}{\sqrt[3]{n^2}} \approx -\frac{1}{3n^2}.$
化简通项
通项变为:
$(-1)^n \left(-\frac{1}{3n^2}\right) = \frac{(-1)^{n+1}}{3n^2}.$
判别收敛性
绝对值级数$\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{3n^2}$是$p$-级数($p=2>1$),绝对收敛。