在下列级数中,发散的是A. sum_(n=1)^infty (1)/(sqrt(n^3))B. (1)/(2) + (1)/(4) + (1)/(8) + (1)/(16) + (1)/(32) + ...C. 0.001 + sqrt(0.001) + sqrt[3](0.001) + ...D. (3)/(5) - (3^2)/(5^2) + (3^3)/(5^3) - (3^4)/(5^4) + (3^5)/(5^5) - ...
A. $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{n^3}}$
B. $\frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \frac{1}{8} + \frac{1}{16} + \frac{1}{32} + \cdots$
C. $0.001 + \sqrt{0.001} + \sqrt[3]{0.001} + \cdots$
D. $\frac{3}{5} - \frac{3^2}{5^2} + \frac{3^3}{5^3} - \frac{3^4}{5^4} + \frac{3^5}{5^5} - \cdots$
题目解答
答案
解析
本题主要考查级数敛散性的判断,我们将分别对每个选项中的级数进行分析。
选项A
本题考查知识点:$p -$级数的敛散性判断。解题思路:对于$p -$级数$\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^p}$,当$p>1$时,级数收敛;当$p\leqslant1$时,级数发散。
对于级数$\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{\sqrt{n^3}}=\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{\frac{3}{2}}}$,这里$p = \frac{3}{2}>1$,根据$p -$级数的敛散性可知,该级数收敛。
选项B
本题考查知识点:等比级数的敛散性判断。解题思路:对于等比级数$\sum_{n = 1}^{\infty}a_1q^{n - 1}$,当$\vert q\vert<1$时,级数收敛;当$\vert q\vert\geqslant1$时,级数发散。
已知级数$\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\frac{1}{16}+\frac{1}{32}+\cdots$是首项$a_1=\frac{1}{2}$,公比$q=\frac{1}{2}$的等比级数,因为$\vert q\vert=\vert\frac{1}{2}\vert=\frac{1}{2}<1$,所以该级数收敛。
选项C
本题考查知识点:级数收敛的必要条件。解题思路:若级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_n$收敛,则$\lim_{n\rightarrow\infty}u_n = 0$,其逆否命题为若$\lim_{n\rightarrow\infty}u_n\neq0$,则级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_n$发散。
对于级数$0.001+\sqrt{0.001}+\sqrt[3]{0.001}+\cdots$,其通项公式为$u_n=(0.001)^{\frac{1}{n}}$,计算$\lim_{n\rightarrow\infty}u_n=\lim_{n\rightarrow\infty}(0.001)^{\frac{1}{n}}$,令$y=(0.001)^{\frac{1}{n}}$,两边取对数$\ln y=\frac{1}{n}\ln0.001$,当$n\rightarrow\infty$时,$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}=0$,所以$\lim_{n\rightarrow\infty}\ln y = 0$,根据对数函数的连续性,$\lim_{n\rightarrow\infty}y = e^0 = 1\neq0$,由级数收敛的必要条件可知,该级数发散。
选项D
本题考查知识点:等比级数的敛散性判断。解题思路:对于等比级数$\sum_{n = 1}^{\infty}a_1q^{n - 1}$,当$\vert q\vert<1$时,级数收敛;当$\vert q\vert\geqslant1$时,级数发散。
已知级数$\frac{3}{5}-\frac{3^2}{5^2}+\frac{3^3}{5^3}-\frac{3^4}{5^4}+\frac{3^5}{5^5}-\cdots$是首项$a_1=\frac{3}{5}$,公比$q = -\frac{3}{5}$的等比级数,因为$\vert q\vert=\vert-\frac{3}{5}\vert=\frac{3}{5}<1$,所以该级数收敛。