은 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.
영어 원문 보기
Does converge or diverge?
정답·풀이 보기
- 풀이 1: 여기에 발산판정법이 통하는지 살펴보자. 이 급수의 각 항은 0으로 수렴하지 않는다. 발산판정법에 의해 이 급수는 발산한다.
- 풀이 2: 비교를 위한 직관을 먼저 얻어 보자. 이 매우 크면 이 보다 훨씬 지배적이므로
이다.
급수 은 비가 인 등비급수이므로 발산한다. (이 급수 역시 발산판정법을 통과하지 못한다.) 따라서 주어진 급수도 발산할 것으로 예상된다.
이 직관이 맞는지 확인하기 위해
에 대해 극한비교판정법을 적용한다. 이는
이 존재하고 이 아니므로 적용할 수 있다. 급수 은 (비가 인) 발산하는 등비급수이므로, 주어진 급수는 발산한다.
(일반적인 비교판정법을 사용할 수도 있다. 이때는 과 같은 부등식을 보이면 된다.)
- 풀이 3: 다른 방법으로, 비판정법을 적용할 수 있다.
이웃한 항의 비가 1보다 크므로, 비판정법에 의해 이 급수는 발산한다.
원본 교재 풀이(영어)
- Solution 1: Let's see whether the divergence test works here. The summands of our series do not converge to zero. By the divergence test, the series diverges.
- Solution 2: Let's develop some intuition for a comparison. For very large , dominates so that
The series is a geometric series with ratio and so diverges. (It also fails the divergence test.) We expect the given series to diverge too.
To verify that our intuition is correct, we apply the limit comparison test with
which is valid since
exists and is nonzero. Since the series is a divergent geometric series (with ratio ), the given series diverges.
(It is possible to use the plain comparison test as well. One needs to show something like .)
- Solution 3: Alternately, one can apply the ratio test:
Since the ratio of consecutive terms is greater than one, by the ratio test, the series diverges.
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-2 · 3.3절 · 30번우리말 번역
은 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.
다 풀었으면 정답 확인
늘 하던 대로 “쉬운" 판정법이 통하는지 먼저 살펴보자. 더하는 항들은 0으로 수렴한다. 따라서 발산판정법으로는 판정할 수 없다. 주어진 급수는 등비급수가 아니고, 등비급수와 비교하는 방법도 분명하지 않다. 그러나 더하는 항들은 적분 가능한 함수를 이룰 것처럼 보인다.
라 하자. 에서 이 함수는 양수이고 감소한다 (양수이면서 감소하는 두 함수 와 의 곱이기 때문이다). 이 함수에 적분판정법을 쓴다. 로 치환하면 이므로 다음을 얻는다.
따라서 이 이상적분은 수렴한다. 적분판정법에 의해 주어진 급수도 수렴한다.