Skip to content
CalcGospel 微積分福音
返回

103 台灣大學微積分(C) 第 5 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

103學年度 · 103台大微積分C · 第 5 題

題目

5. (15%) Find the sum of the series or show that it diverges.

∑n=1∞1n(n+3)\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n(n+3)}

解答

解法一

思路

展開
  • 分母的兩個因子相差 33,適合拆成兩個倒數之差。
  • 寫出前幾項後,後段會望遠鏡相消;最後再取部分和的極限。

答題過程

展開

先作部分分式分解:

1n(n+3)=13(1n−1n+3).\frac{1}{n(n+3)}=\frac13\left(\frac1n-\frac1{n+3}\right).

因此前 NN 項和為

∑n=1N1n(n+3)= 13∑n=1N(1n−1n+3)= 13(1+12+13−1N+1−1N+2−1N+3).\begin{align*} \sum_{n=1}^{N}\frac{1}{n(n+3)} =&\,\frac13\sum_{n=1}^{N}\left(\frac1n-\frac1{n+3}\right)\\[4mm] =&\,\frac13\left(1+\frac12+\frac13-\frac1{N+1}-\frac1{N+2}-\frac1{N+3}\right). \end{align*}

令 N→∞N\to\infty,最後三項趨近於 00,所以原級數收斂,且

∑n=1∞1n(n+3)=13(1+12+13)=1118.\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n(n+3)} =\frac13\left(1+\frac12+\frac13\right) =\boxed{\frac{11}{18}}.