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讨论级数√(arctan(n+k)-arctan(n))的敛散性

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2136阅读 | 0人回复 | 2024-06-19 18:50:38

本帖由 3 发布,如有侵权联系删除 IP属地:江西

讨论级数的敛散性需要进行一定的分析和推导。首先,我们来观察级数的一般形式:

√(arctan(n+k)-arctan(n))

其中,n和k是自然数,arctan是反正切函数,√表示平方根。

根据级数的定义,我们需要判断级数的项是否趋于零,即判断lim(n→∞)√(arctan(n+k)-arctan(n)) = 0 是否成立。

考虑arctan函数在无穷远处的性质,我们知道lim(n→∞)arctan(n) = π/2。因此,我们可以将级数进行变换:

√(arctan(n+k)-arctan(n)) = √(π/2 - arctan(n) + arctan(n+k) - arctan(n)) = √(π/2 - arctan(n) + arctan(n+k) - arctan(n))/√(n+k)

然后,我们可以使用泰勒展开来近似arctan函数:

arctan(x) = x - x^3/3 + x^5/5 - x^7/7 + ...

将此展开式代入上面的式子进行简化,我们可以得到:

√(arctan(n+k)-arctan(n))/√(n+k) ≈ √[(n+k) - n + (n+k)^3/3 - n^3/3]/√(n+k) = √[(n+k)^2/3 - n^2/3]/√(n+k)

对上式取极限,我们得到:

lim(n→∞)√[(n+k)^2/3 - n^2/3]/√(n+k) = lim(n→∞)√[(k^2 + 2kn)/3 + 2k^2/3n + 1 - 1]/√(n+k) = √(2k)/√k = √2

因此,我们可以得出结论:级数√(arctan(n+k)-arctan(n)) 的敛散性为发散,即该级数不收敛。

请注意,以上推导过程中,我们使用了级数的变换和近似,所以需要对结果进行验证和严格证明。同时,该结论仅适用于特定的级数形式,若存在其他变量或系数,结论可能会有所不同。所以,在具体问题中,需要根据具体情况进行分析和推导。

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通过放缩或者级数判别法,不要硬算

通过放缩或级数判别法来讨论级数√(arctan(n+k)-arctan(n))的敛散性。

首先,我们可以利用级数判别法中的比较判别法来讨论该级数的敛散性。我们可以将√(arctan(n+k)-arctan(n))与一个已知敛散性的级数进行比较。

考虑级数√(arctan(n+k)-arctan(n))和级数√(1/n)进行比较。我们知道级数√(1/n)是一个已知的发散级数。

通过放缩,我们可以得到以下不等式关系:

0 ≤ √(arctan(n+k)-arctan(n)) ≤ √(1/n)

因此,级数√(arctan(n+k)-arctan(n))的每一项都小于等于级数√(1/n)的对应项。由于级数√(1/n)是发散的,根据比较判别法,我们可以得出结论:级数√(arctan(n+k)-arctan(n))也是发散的。

因此,根据比较判别法,我们可以推断级数√(arctan(n+k)-arctan(n))的敛散性为发散。

请注意,以上的讨论是基于级数的比较判别法,其中的放缩过程是一种近似方法。对于更精确的结果,可能需要使用更高级的数学方法进行分析。

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注:避免重复,不要就相同的标题进行反复追问。

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