6.若级数sum_(n=1)^inftyc_(n)收敛,且存在常数alphain(0,(pi)/(2))使得|argc_(n)|leqalpha(n=1,2,...),则级数sum_(n=1)^inftyc_(n)绝对收敛.()【答案】正确
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查复数级数的绝对收敛性判断,涉及辐角限制对级数收敛性的影响,以及比较判别法的应用。
解题核心思路:
- 复数级数的收敛性分解:复数级数收敛意味着其实部和虚部分别收敛。
- 辐角限制的作用:当辐角被限制在固定范围内时,复数的实部与模之间存在确定的比例关系。
- 比较判别法的应用:通过实部级数的收敛性,结合辐角限制条件,推导出模级数的收敛性。
破题关键点:
- 利用辐角范围推导实部下界:由$|\arg c_n| \leq \alpha$可得$\cos \theta_n \geq \cos \alpha > 0$,从而建立实部与模的关系$r_n \cos \theta_n \geq r_n \cos \alpha$。
- 比较判别法的桥梁作用:通过实部级数的收敛性,反向推导模级数的收敛性。
设复数项级数$\sum_{n=1}^\infty c_n$收敛,且存在$\alpha \in (0, \frac{\pi}{2})$使得$|\arg c_n| \leq \alpha$。将$c_n$表示为极坐标形式:
$c_n = r_n e^{i\theta_n} = r_n (\cos \theta_n + i \sin \theta_n),$
其中$r_n = |c_n|$,$|\theta_n| \leq \alpha$。
步骤1:分解实部与虚部
级数$\sum_{n=1}^\infty c_n$收敛,因此其实部$\sum_{n=1}^\infty r_n \cos \theta_n$和虚部$\sum_{n=1}^\infty r_n \sin \theta_n$均收敛。
步骤2:分析实部的下界
由于$|\theta_n| \leq \alpha$且$\alpha \in (0, \frac{\pi}{2})$,有$\cos \theta_n \geq \cos \alpha > 0$,因此:
$r_n \cos \theta_n \geq r_n \cos \alpha.$
步骤3:应用比较判别法
由$\sum_{n=1}^\infty r_n \cos \theta_n$收敛,且$r_n \cos \theta_n \geq r_n \cos \alpha$,可知$\sum_{n=1}^\infty r_n \cos \alpha$也收敛。
进一步,因$\cos \alpha > 0$,两边除以$\cos \alpha$得:
$\sum_{n=1}^\infty r_n = \sum_{n=1}^\infty |c_n| \text{收敛}.$
结论:$\sum_{n=1}^\infty |c_n|$收敛,即原级数绝对收敛。