13、判断 若正项级数sum_(n=1)^inftyu_(n)收敛,u_(n)>0,则必有lim_(ntoinfty)(u_(n+1))/(u_(n))=rho,且rhoA. ×B. √
A. ×
B. √
题目解答
答案
解析
本题考查正项级数收敛的判别法以及对级数收敛性质的理解。解题的关键在于明确正项级数收敛的不同判别方法,以及比值判别法的适用条件和局限性。
1. 回顾比值判别法
比值判别法(达朗贝尔判别法):设正项级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$,$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}}=\rho$,则
- 当$\rho\lt1$时,级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$收敛;
- 当$\rho\gt1$(包括$\rho = +\infty$)时,级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$发散;
- 当$\rho = 1$时,比值判别法失效,需用其他方法判断级数的敛散性。
2. 分析题目
题目中说正项级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$收敛,就必有$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}}=\rho$且$\rho\lt1$。但实际上,存在一些正项级数收敛,然而$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}}$不存在或者$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}} = 1$的情况。
3. 举例说明
考虑$p -$级数$\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{p}}$,当$p\gt1$时,$p -$级数收敛。
对于$p = 2$的情况,$u_{n}=\frac{1}{n^{2}}$,计算$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}}$:
$\begin{align*}\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}}&=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{\frac{1}{(n + 1)^{2}}}{\frac{1}{n^{2}}}\\&=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{n^{2}}{(n + 1)^{2}}\\&=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{n^{2}}{n^{2}+2n + 1}\\&=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{1+\frac{2}{n}+\frac{1}{n^{2}}}\\&= 1\end{align*}$
这表明存在正项级数收敛,但$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{u_{n + 1}}{u_{n}} = 1$,并非$\rho\lt1$,所以题目说法错误。