diff --git a/编写小组/讲义/12-25 易错点5-6 (HW).md b/编写小组/讲义/12-25 易错点5-6 (HW).md new file mode 100644 index 0000000..29e0b57 --- /dev/null +++ b/编写小组/讲义/12-25 易错点5-6 (HW).md @@ -0,0 +1,115 @@ +5.错用p级数的性质,如指数上其实是关于n的函数 却使用p级数的性质判断 +6.利用比值/根值判别法判断出$\sum |a_n|$发散$\Rightarrow$$\sum a_n$发散 + +--- +## Vol. 5:误用p级数 +**机械地套用p级数结论,而忽视了其应用前提:指数 `p` 必须是与 `n` 无关的常数。** + +>例题1: +>$$判定\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{1 + \frac{1}{n}}}的敛散性$$ +#### ❌ 经典错误思路 +1. 形式像 `1/n^p` +2. "指数"是 `1 + 1/n` +3. 因为 `1/n > 0`,所以 `p = 1 + 1/n > 1` 恒成立,误判为收敛 +#### ✅ 正确分析与解法 +**错误原因**:`pₙ = 1 + 1/n` 不是常数,其极限为1。 +使用比值审敛法与调和级数 `∑ 1/n` 比较: +$$\lim_{n \to \infty} \frac{ \frac{1}{n^{1 + \frac{1}{n}}} }{ \frac{1}{n} } = \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n^{1/n}} = 1$$ +可知两级数敛散性相同,且调和级数发散 ⇒ 原级数**发散**。 + +--- + +> 例题2: +>$$判定\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{n \cdot \ln n}的敛散性$$ + + +#### ❌ 经典错误思路 +无法直接套用p级数,因多了一个 `ln n` 因子。错误地认为 `1/(n ln n) < 1/n`,认为原级数收敛 + +#### ✅ 正确分析与解法(超纲,仅供拓展) +**正确解法**(积分判别法): +$$ +\int_{2}^{\infty} \frac{dx}{x \ln x} = \int_{\ln 2}^{\infty} \frac{du}{u} = \infty +$$ +该积分发散 ⇒ 原级数**发散**。 + +--- + + +## Vol. 6: 条件收敛、绝对收敛、发散 +**仅当利用比值/根值判别法判断出$\sum |a_n|$发散时$\Rightarrow$$\sum a_n$发散 + +#### 基本定义 +给定一个实数(或复数)项级数 $\sum a_n$,其中 $a_n \in \mathbb{R}$ 或 $\mathbb{C}$。 +1. **绝对值级数**:$\sum |a_n|$,即每一项取绝对值后的新级数 +2. **绝对收敛**:如果 $\sum |a_n|$ 收敛,则称 $\sum a_n$ **绝对收敛** +3. **条件收敛**:如果 $\sum a_n$ 收敛但 $\sum |a_n|$ 发散,则称 $\sum a_n$ **条件收敛** + +#### 正确分析: +仅有$\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$收敛 +**证明**: +- 使用柯西收敛准则。对于任意 $\varepsilon > 0$: + 因为 $\sum |a_n|$ 收敛,由柯西准则,存在 $N$,使得当 $m > n \geq N$ 时: + $$|a_{n+1}| + |a_{n+2}| + \cdots + |a_m| < \varepsilon$$ 由三角不等式: + $$ + |a_{n+1} + a_{n+2} + \cdots + a_m| \leq |a_{n+1}| + |a_{n+2}| + \cdots + |a_m| < \varepsilon + $$ + 因此 $\sum a_n$ 满足柯西准则 ⇒ 收敛。 + +同理, $\sum a_n$ 发散 ⇒ $\sum |a_n|$发散 + +#### 概念辨析: +1. $\sum a_n$ 收敛 ⇒ $\sum |a_n|$收敛? + ❌ 经典错误思路 + **反例**:交错调和级数 $\sum (-1)^{n+1}/n$ +2. $\sum |a_n|$ 发散 ⇒ $\sum a_n$发散? + ❌ 经典错误思路 + **反例**:交错调和级数 $\sum (-1)^{n+1}/n$ +3. $\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$收敛 + ✅ 正确分析 +4. $\sum a_n$ 发散 ⇒ $\sum |a_n|$发散 + ✅ 正确分析 + + +#### 附典型例子 + +| 级数 | $\sum a_n$ | $\sum \|a_n\|$ | 分类 | +| --------------------------- | ---------- | -------------------------------------------------------- | ---- | +| $\sum \frac{(-1)^n}{n^2}$ | 收敛 | 收敛 | 绝对收敛 | +| $\sum \frac{(-1)^{n+1}}{n}$ | 收敛 | 发散 | 条件收敛 | +| $\sum \frac{1}{n}$ | 发散 | 发散 | 发散 | +| $\sum (-1)^n$ | 发散(震荡) | $\sum 1$ 发散 | 发散 | +| $\sum \frac{\sin n}{n^2}$ | 收敛 | $\sum \frac{\|\sin n\|}{n^2} \leq \sum \frac{1}{n^2}$ 收敛 | 绝对收敛 | + +--- +#### 前情提要 + +##### 比值判别法 (D'Alembert Ratio Test) + +对于一般项 $a_n$,定义: +$$L = \lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right|$$ + +- **若 $L < 1$**:则 $\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$ **绝对收敛**。 +- **若 $L > 1$**:则 $|a_n|$ 不趋于 0 ⇒ $\sum a_n$ **发散**。 +- **若 $L = 1$**:判别法**失效**,需用其他方法判断。 + +##### 根值判别法 (Cauchy Root Test) + +对于一般项 $a_n$,定义: +$$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$ + +- **若 $L < 1$**:则 $\sum |a_n|$ **收敛**。 +- **若 $L > 1$**:则 $|a_n|$ 不趋于 0 ⇒ $\sum a_n$ **发散**。 +- **若 $L = 1$**:判别法**失效**,需用其他方法判断。 + + +#### 结论: +**如果利用比值判别法或根值判别法得到$\sum |a_n|$发散,则$\sum a_n$发散** + +#### 证明: +- 若比值判别法或根值判别法给出L>1 +- 那意味着 $∣a_n∣$ 不趋于 0(实际上 $∣a_n∣$ 递增并且远离 0), +- 因此 $a_n$ 也不趋于 0, +- 所以$a_n$ 发散。 + + diff --git a/编写小组/讲义/子数列问题&考试易错点汇总(解析版).md b/编写小组/讲义/子数列问题&考试易错点汇总(解析版).md index 8bda84c..e3df9bf 100644 --- a/编写小组/讲义/子数列问题&考试易错点汇总(解析版).md +++ b/编写小组/讲义/子数列问题&考试易错点汇总(解析版).md @@ -216,8 +216,6 @@ $$\lim_{k \to \infty}a_{4k+1} = \lim_{k \to \infty}\left(1 + \frac{1}{4k+1}\righ 由于子列$\{a_{4k}\}$收敛于0,子列$\{a_{4k+1}\}$收敛于1,二者极限不相等,故数列$\{a_n\}$的极限不存在。 - -  >[!example] **例3**(海涅定理) > 证明狄利克雷函数 $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数时}\end{cases}$$ @@ -232,9 +230,117 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数 由于$x_0$是任意一点,所以狄利克雷函数在任何点处都不存在极限。 +# 考试易错点总结 + +## Vol. 5:误用p级数 +**机械地套用p级数结论,而忽视了其应用前提:指数 `p` 必须是与 `n` 无关的常数。** + +>例题1: +>$$判定\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{1 + \frac{1}{n}}}的敛散性$$ +#### ❌ 经典错误思路 +1. 形式像 `1/n^p` +2. "指数"是 `1 + 1/n` +3. 因为 `1/n > 0`,所以 `p = 1 + 1/n > 1` 恒成立,误判为收敛 +#### ✅ 正确分析与解法 +**错误原因**:`pₙ = 1 + 1/n` 不是常数,其极限为1。 +使用比值审敛法与调和级数 `∑ 1/n` 比较: +$$\lim_{n \to \infty} \frac{ \frac{1}{n^{1 + \frac{1}{n}}} }{ \frac{1}{n} } = \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n^{1/n}} = 1$$ +可知两级数敛散性相同,且调和级数发散 ⇒ 原级数**发散**。 + +--- + +> 例题2: +>$$判定\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{n \cdot \ln n}的敛散性$$ + + +#### ❌ 经典错误思路 +无法直接套用p级数,因多了一个 `ln n` 因子。错误地认为 `1/(n ln n) < 1/n`,认为原级数收敛 + +#### ✅ 正确分析与解法(超纲,仅供拓展) +**正确解法**(积分判别法): +$$ +\int_{2}^{\infty} \frac{dx}{x \ln x} = \int_{\ln 2}^{\infty} \frac{du}{u} = \infty +$$ +该积分发散 ⇒ 原级数**发散**。 + +--- + + +## Vol. 6: 条件收敛、绝对收敛、发散 +**仅当利用比值/根值判别法判断出$\sum |a_n|$发散时$\Rightarrow$$\sum a_n$发散 + +#### 基本定义 +给定一个实数(或复数)项级数 $\sum a_n$,其中 $a_n \in \mathbb{R}$ 或 $\mathbb{C}$。 +1. **绝对值级数**:$\sum |a_n|$,即每一项取绝对值后的新级数 +2. **绝对收敛**:如果 $\sum |a_n|$ 收敛,则称 $\sum a_n$ **绝对收敛** +3. **条件收敛**:如果 $\sum a_n$ 收敛但 $\sum |a_n|$ 发散,则称 $\sum a_n$ **条件收敛** + +#### 正确分析: +仅有$\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$收敛 +**证明**: +- 使用柯西收敛准则。对于任意 $\varepsilon > 0$: + 因为 $\sum |a_n|$ 收敛,由柯西准则,存在 $N$,使得当 $m > n \geq N$ 时: + $$|a_{n+1}| + |a_{n+2}| + \cdots + |a_m| < \varepsilon$$ 由三角不等式: + $$ + |a_{n+1} + a_{n+2} + \cdots + a_m| \leq |a_{n+1}| + |a_{n+2}| + \cdots + |a_m| < \varepsilon + $$ + 因此 $\sum a_n$ 满足柯西准则 ⇒ 收敛。 + +同理, $\sum a_n$ 发散 ⇒ $\sum |a_n|$发散 + +#### 概念辨析: +1. $\sum a_n$ 收敛 ⇒ $\sum |a_n|$收敛? + ❌ 经典错误思路 + **反例**:交错调和级数 $\sum (-1)^{n+1}/n$ +2. $\sum |a_n|$ 发散 ⇒ $\sum a_n$发散? + ❌ 经典错误思路 + **反例**:交错调和级数 $\sum (-1)^{n+1}/n$ +3. $\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$收敛 + ✅ 正确分析 +4. $\sum a_n$ 发散 ⇒ $\sum |a_n|$发散 + ✅ 正确分析 + + +#### 附典型例子 + +| 级数 | $\sum a_n$ | $\sum \|a_n\|$ | 分类 | +| --------------------------- | ---------- | -------------------------------------------------------- | ---- | +| $\sum \frac{(-1)^n}{n^2}$ | 收敛 | 收敛 | 绝对收敛 | +| $\sum \frac{(-1)^{n+1}}{n}$ | 收敛 | 发散 | 条件收敛 | +| $\sum \frac{1}{n}$ | 发散 | 发散 | 发散 | +| $\sum (-1)^n$ | 发散(震荡) | $\sum 1$ 发散 | 发散 | +| $\sum \frac{\sin n}{n^2}$ | 收敛 | $\sum \frac{\|\sin n\|}{n^2} \leq \sum \frac{1}{n^2}$ 收敛 | 绝对收敛 | + +--- +#### 前情提要 + +##### 比值判别法 (D'Alembert Ratio Test) + +对于一般项 $a_n$,定义: +$$L = \lim_{n \to \infty} \left| \frac{a_{n+1}}{a_n} \right|$$ + +- **若 $L < 1$**:则 $\sum |a_n|$ 收敛 ⇒ $\sum a_n$ **绝对收敛**。 +- **若 $L > 1$**:则 $|a_n|$ 不趋于 0 ⇒ $\sum a_n$ **发散**。 +- **若 $L = 1$**:判别法**失效**,需用其他方法判断。 + +##### 根值判别法 (Cauchy Root Test) + +对于一般项 $a_n$,定义: +$$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$ + +- **若 $L < 1$**:则 $\sum |a_n|$ **收敛**。 +- **若 $L > 1$**:则 $|a_n|$ 不趋于 0 ⇒ $\sum a_n$ **发散**。 +- **若 $L = 1$**:判别法**失效**,需用其他方法判断。 +#### 结论: +**如果利用比值判别法或根值判别法得到$\sum |a_n|$发散,则$\sum a_n$发散** +#### 证明: +- 若比值判别法或根值判别法给出L>1 +- 那意味着 $∣a_n∣$ 不趋于 0(实际上 $∣a_n∣$ 递增并且远离 0), +- 因此 $a_n$ 也不趋于 0, +- 所以$a_n$ 发散。 ## Vol. 9: 反函数求导 易错:变量混淆。反函数的导数 = 原函数导数的倒数,但**自变量和因变量角色互换**。 这一点,大家都明白,但是一写在答题卡上就错了😂。 diff --git a/编写小组/课前测/课前测4.md b/编写小组/课前测/课前测4.md index d748c0c..5955394 100644 --- a/编写小组/课前测/课前测4.md +++ b/编写小组/课前测/课前测4.md @@ -6,6 +6,11 @@ 2. 函数 $f(x) = \begin{cases} x^2, & \text{若 } x \text{ 为有理数} \\ -x^2, & \text{若 } x \text{ 为无理数} \end{cases}$ 求 -$ +$$ \lim_{x \to 0} f(x) -$ +$$ + + +3.设$f(x)=\begin{cases} \frac{1}{|x|^{\alpha}}sin\frac{1}{x} \ \ ,x\neq0 \\ 0,\ \ \ x=0\end{cases}$在$x=0$处可导,则$\alpha$的取值范围是[ ]. +(A)$\alpha>-1$ (B)$\alpha<-1$ (C)$0<\alpha<1$ (D)$\alpha>1$ + diff --git a/编写小组/课前测/课前测解析版4.md b/编写小组/课前测/课前测解析版4.md index a13b01a..ce2afdb 100644 --- a/编写小组/课前测/课前测解析版4.md +++ b/编写小组/课前测/课前测解析版4.md @@ -26,10 +26,17 @@ tags: 2. 函数 $f(x) = \begin{cases} x^2, & \text{若 } x \text{ 为有理数} \\ -x^2, & \text{若 } x \text{ 为无理数} \end{cases}$ 求 -$ +$$ \lim_{x \to 0} f(x) -$ +$$ **解析:** -对于任意趋于 0 的序列 $x_n$,无论其项是有理数还是无理数,都有 $|f(x_n)| = x_n^2 \to 0$。因此,由夹逼定理可得极限为 0。 \ No newline at end of file +对于任意趋于 0 的序列 $x_n$,无论其项是有理数还是无理数,都有 $|f(x_n)| = x_n^2 \to 0$。因此,由夹逼定理可得极限为 0。 + + +3.设$f(x)=\begin{cases} \frac{1}{|x|^{\alpha}}sin\frac{1}{x} \ \ ,x\neq0 \\ 0,\ \ \ x=0\end{cases}$在$x=0$处可导,则$\alpha$的取值范围是[ ]. +(A)$\alpha>-1$ (B)$\alpha<-1$ (C)$0<\alpha<1$ (D)$\alpha>1$ + +解:$\lim\limits_{x\to0}f(x)=\lim\limits_{x\to0}\frac{sin\frac{1}{x}}{|x|^{\alpha}}=0$,由于$x\to0$时$sin\frac{1}{x}$无限振荡但是有界,所以要极限为$0$,只要$|x|^{\alpha}\to\infty$,故$\alpha<-1$,选$B$. + diff --git a/编写小组/课后测/课后测4.md b/编写小组/课后测/课后测4.md index aabaeb9..7e0fd9f 100644 --- a/编写小组/课后测/课后测4.md +++ b/编写小组/课后测/课后测4.md @@ -14,4 +14,8 @@ -5.判断级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sin(n\pi + \frac{\pi}{4})}{\sqrt{n^3+1}}$ 的敛散性。 \ No newline at end of file +5.判断级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sin(n\pi + \frac{\pi}{4})}{\sqrt{n^3+1}}$ 的敛散性。 + + +6.设函数$f(x)=\begin{cases}ax+b,x\ge1,\\ e^{\frac{1}{x}},0