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106 台灣大學微積分(B) 第 8 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

106學年度 · 106台大微積分B · 第 8 題

題目

Problem

Part I Multiple Choice

(A) ∑n=1∞(−1)n(1−cos⁡1n)\sum_{n=1}^\infty (-1)^n\left(1-\cos\dfrac{1}{n}\right) is absolutely convergent.

(B) ∑n=1∞1n−ln⁡n\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n-\ln n} is convergent.

(C) ∑n=1∞1n1+1n\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n^{1+\frac{1}{n}}} is convergent.

(D) ∑n=2∞1nln⁡(n+1n−1)\sum_{n=2}^\infty \dfrac{1}{n}\ln\left(\dfrac{n+1}{n-1}\right) is divergent.

解答

解法一

思路

展開
  • 分別以重要極限或比較審斂法判斷四個級數。
  • 注意題目問的是哪一項正確;(A) 的正負交替不影響絕對收斂的判斷。

答題過程

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對 (A),利用 1−cos⁡u∼u2/21-\cos u\sim u^2/2,有

1−cos⁡1n∼12n2.1-\cos\frac1n\sim\frac1{2n^2}.

故其絕對值級數可和 ∑1/n2\sum1/n^2 比較,必收斂,所以 (A) 正確。

對 (B),

1/(n−ln⁡n)1/n=nn−ln⁡n⟶1,\frac{1/(n-\ln n)}{1/n}=\frac{n}{n-\ln n}\longrightarrow1,

故與調和級數同收斂性,實際發散。對 (C),

1n1+1/n=1n⋅1n1/n,n1/n→1,\frac1{n^{1+1/n}}=\frac1n\cdot\frac1{n^{1/n}}, \qquad n^{1/n}\to1,

也與調和級數同階而發散。

最後,

\ln\frac{n+1}{n-1} =&\,\ln\left(1+\frac2{n-1}\right)\sim\frac2n,

所以 (D) 的一般項約為 2/n22/n^2,應收斂,並非發散。

因此答案為 A\boxed{\text{A}}。