From 0bd611d245c26ab7522d2376cf3dfe383684cc6a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Elwood <3286545699@qq.com> Date: Thu, 25 Dec 2025 23:57:55 +0800 Subject: [PATCH] vault backup: 2025-12-25 23:57:55 --- .../讲义/12-25 易错点5-6 (HW).md | 115 ++++++++++++++++++ 1 file changed, 115 insertions(+) create mode 100644 编写小组/讲义/12-25 易错点5-6 (HW).md 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。 + +