级数sum_(n=1)^infty (2^n x^n)/(n)的收敛半径和收敛域分别是().A. (1)/(2), [-(1)/(2), (1)/(2))B. (1)/(2), (-(1)/(2), (1)/(2)]C. (1)/(2), (-(1)/(2), (1)/(2))D. 2, [-2, 2].
A. $\frac{1}{2}, [-\frac{1}{2}, \frac{1}{2})$
B. $\frac{1}{2}, (-\frac{1}{2}, \frac{1}{2}]$
C. $\frac{1}{2}, (-\frac{1}{2}, \frac{1}{2})$
D. $2, [-2, 2]$.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查幂级数的收敛半径和收敛域的求解方法,涉及比值法求收敛半径以及端点处的级数收敛性判断。
解题核心思路:
- 收敛半径:利用通项的比值法求极限,确定收敛半径$R$。
- 收敛域:在收敛半径的基础上,分别代入端点$x = \pm R$,通过正项级数判别法和交错级数判别法判断端点处的收敛性。
破题关键点:
- 比值法求收敛半径时,注意化简极限表达式。
- 端点代入后,需准确判断级数类型(如调和级数、交错调和级数)并应用对应的判别方法。
1. 求收敛半径
设通项$a_n = \frac{2^n}{n}$,根据比值法:
$\lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \frac{2^{n+1}/(n+1)}{2^n/n} = \lim_{n \to \infty} \frac{2n}{n+1} = 2$
因此,收敛半径为:
$R = \frac{1}{2}$
2. 确定收敛域
收敛区间初步为$(-R, R) = \left(-\frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right)$,需检查端点:
-
当$x = \frac{1}{2}$时,级数变为:
$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{2^n \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^n}{n} = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n}$
这是发散的调和级数,故$x = \frac{1}{2}$不包含在收敛域内。 -
当$x = -\frac{1}{2}$时,级数变为:
$\sum_{n=1}^{\infty} \frac{2^n \cdot \left(-\frac{1}{2}\right)^n}{n} = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n}{n}$
这是收敛的交错调和级数,故$x = -\frac{1}{2}$包含在收敛域内。
综上,收敛域为$\left[-\frac{1}{2}, \frac{1}{2}\right)$。