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P-4709中等Lv.1极限数学分析数项级数交错级数莱布尼茨判别法厦门大学夏令营
厦门大学 2020 年夏令营试题 第 1 题:交错级数的收敛性
数学分析保研夏令营真题
题目正文

设数列 un>0u_n>0un​>0,且

lim⁡n→∞n(unun+1−1)=12.\lim_{n\to\infty} n\left(\frac{u_n}{u_{n+1}}-1\right)=\frac12.n→∞lim​n(un+1​un​​−1)=21​.

证明:级数

∑n=1∞(−1)n−1un\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n-1}u_nn=1∑∞​(−1)n−1un​

收敛。

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AMTOPA最近修改:AMTOPA · 2026/07/19 10:27题目评分:暂无
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AMTOPALv.42026/07/19 13:17

根据定义,存在N,n>NN,n>NN,n>N时有unun+1−1>14n>0\frac{u_n}{u_{n+1}}-1>\frac{1}{4n}>0un+1​un​​−1>4n1​>0,因此nnn充分大后unu_nun​单调递减,而又有下界000,因此有极限,设为LLL.若L>0L>0L>0,注意到

un−un+1=un+1(unun+1−1)∼L2n (n→∞)u_n-u_{n+1}=u_{n+1}\left(\frac{u_n}{u_{n+1}}-1\right)\sim \frac{L}{2n}\ (n\to\infty)un​−un+1​=un+1​(un+1​un​​−1)∼2nL​ (n→∞)

而∑n=1∞(un−un+1)\sum_{n=1}^{\infty}(u_n-u_{n+1})∑n=1∞​(un​−un+1​)收敛,但∑n=1∞L2n\sum_{n=1}^{\infty}\frac{L}{2n}∑n=1∞​2nL​发散矛盾!故L=0L=0L=0即unu_{n}un​单调递减趋于0(n>N)0(n>N)0(n>N)时.由莱布尼兹判别法知∑n=1∞(−1)n−1un\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n-1}u_n∑n=1∞​(−1)n−1un​收敛.

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