유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
5문제 · 1 / 1쪽
1.CLP-2 · 3.4절 · 4번대학 수준우리말 번역
급수
n=1∑∞1+n(−1)2n+1
이 절대수렴하는지, 조건수렴하는지, 발산하는지 판단하세요.
영어 원문 보기
Determine whether the series
n=1∑∞1+n(−1)2n+1
is absolutely convergent, conditionally convergent, or divergent.
정답·풀이 보기
(−1)2n+1=(−1)⋅(−1)2n=−1 임에 주목하자. 따라서 다음과 같이 간단히 할 수 있다.
n=1∑∞1+n(−1)2n+1=−n=1∑∞1+n1
1+n1≥n+n1=2n1 이므로,
n=1∑∞1+n1 은
발산하는 조화급수 n=1∑∞n1 과의 비교판정법에 의해 발산한다. 원래 급수에 곱해진 전체 계수 −1 은 발산이라는 결론을 바꾸지 않는다.
원본 교재 풀이(영어)
Note that (−1)2n+1=(−1)⋅(−1)2n=−1. So we can simplify
n=1∑∞1+n(−1)2n+1=−n=1∑∞1+n1
Since 1+n1≥n+n1=2n1,
n=1∑∞1+n1
diverges by the comparison test with the divergent harmonic series n=1∑∞n1. The extra overall factor of −1 in the original series
does not change the conclusion of divergence.
급수
n=1∑∞(−1)n−13+22n1+4n 은 다음 중 하나이다:
절대수렴한다;
조건수렴한다;
발산한다; 또는
위의 어느 것도 아니다.
어느 것이 옳은지 판단하세요.
영어 원문 보기
The series
n=1∑∞(−1)n−13+22n1+4n either:
converges absolutely;
converges conditionally;
diverges; or
none of the above.
Determine which is correct.
정답·풀이 보기
n→∞lim3+22n1+4n=n→∞lim3+4n1+4n=1
이므로 교대급수 판정법을 쓸 수 없다. 실제로
n→∞lim(−1)n−13+22n1+4n 은 존재하지 않는다
(n 이 매우 크면 (−1)n−13+22n1+4n 은 +1 에 가까운 수와 −1 에 가까운 수를 번갈아 가진다)
따라서 발산 판정법에 의해 이 급수는 발산한다.
(참고로 "위의 어느 것도 아니다"는 절대 정답이 될 수 없다 —
모든 급수는 절대수렴하거나, 조건수렴하거나, 발산한다.)
원본 교재 풀이(영어)
Since
n→∞lim3+22n1+4n=n→∞lim3+4n1+4n=1
the alternating series test cannot be used. Indeed,
n→∞lim(−1)n−13+22n1+4n does not exist
(for very large n, (−1)n−13+22n1+4n alternates between a number
close to +1 and a number close to −1)
so the divergence test says that the series diverges.
(Note that “none of the above” cannot possibly be the correct answer —
every series either converges absolutely, converges conditionally, or diverges.)
이 극한은 존재하며 0이 아니다. 급수 n=1∑∞bn 이 수렴하므로 급수 n=1∑∞n6+n2∣n2−sinn∣ 도 수렴한다. 따라서 급수 n=1∑∞n6+n2n2−sinn 은 절대수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)
We first develop some intuition about n=1∑∞n6+n2n2−sinn, where we take the absolute value of the summands to consider whether the series converges absolutely. For very large n, n2 dominates
sinn and n6 dominates n2 so that
n6+n2n2−sinn≈n6n2=n41
The series n=1∑∞n41
converges by the p–test with p=4>1.
We expect the given series to converge too.
To verify that our intuition is correct,
we apply the limit comparison test with
exists and is nonzero. Since the series n=1∑∞bn
converges, the series n=1∑∞n6+n2∣n2−sinn∣ converges too. Therefore, the series n=1∑∞n6+n2n2−sinn converges absolutely.
급수
n=0∑∞(n2+1)(n!)2(−1)n(2n)!
이 절대수렴하는지, 조건수렴하는지(수렴하지만 절대수렴하지는 않는지), 아니면 발산하는지 (근거와 함께!) 판단하세요.
영어 원문 보기
Determine (with justification!) whether the series
n=0∑∞(n2+1)(n!)2(−1)n(2n)!
converges absolutely, converges but not absolutely, or diverges.
정답·풀이 보기
이 급수가 교대급수 판정법에 의해 수렴한다고 생각할 수도 있다.
그러나 그것은 틀린 생각이다. 문제는 {an} 이 n→∞ 일 때 0 으로 수렴하지 않는다는 점이며, 따라서 이 급수는 실제로는
발산판정법에 의해 발산한다. n→∞ 일 때 nth 번째 항이 0 으로 수렴하지 않음을 확인하기 위해
an=(n2+1)(n!)2(2n)! (즉 an 은 부호를 뺀 nth 번째
항)이라 쓰고, an+1 이 an 보다 큰지 작은지 확인해 보자.
이고, 특히 충분히 큰 n 에 대해 an+1>an 이다. 그러므로 충분히 큰 n 에 대해
an 은 n 에 따라 증가하므로 0 으로 수렴할 수 없다. 따라서 이 급수는
발산판정법에 의해 발산한다.
원본 교재 풀이(영어)
You might think that this series converges by the alternating series test.
But you would be wrong. The problem is that {an} does not converge to zero as n→∞, so that the series actually
diverges by the divergence test. To verify that the nth term does not converge to zero as n→∞ let's write
an=(n2+1)(n!)2(2n)! (i.e. an is the nth term
without the sign) and check to see whether an+1 is bigger than or smaller than an.
and, in particular, for large n, an+1>an. Thus, for large n,
an increases with n and so cannot converge to 0. So the series
diverges by the divergence test.
다음 사실은 증명 없이 사용해도 됩니다.
n=0∑∞(2n)!(−1)n=cos(1)
이 사실을 이용하여 cos1 을 오차가 10001 이내인 유리수로 어림하세요.
계산기로 구한 cos(1) 의 근삿값과 비교하여 답을 확인하세요. 실제 오차는 얼마였나요?
영어 원문 보기
You may assume without proof the following:
n=0∑∞(2n)!(−1)n=cos(1)
Using this fact, approximate cos1 as a rational number, accurate to within 10001.
Check your answer against a calculator's approximation of cos(1): what was your actual error?
정답·풀이 보기
N 번째 항까지 사용한 근삿값의 오차는 최대 (2(N+1))!1 이다. (2(N+1))!1<10001 이어야 한다. N 의 작은 값들을 확인해 보면 8!=40320>1000 이므로, N=3 이면 2(N+1)!1=403201<10001 이다. 따라서 근삿값을 구하려면 급수의 처음 네 항만 고려하면 충분하다.
따라서 오차는 우리가 구한 한계 403201 에 상당히 가깝고, 10001 보다는 훨씬 작다.
원본 교재 풀이(영어)
The error in our approximation using through term N is at most (2(N+1))!1. We want (2(N+1))!1<10001. By checking small values of N, we see that 8!=40320>1000, so if N=3, then 2(N+1)!1=403201<10001. So, for our approximation, it suffices to consider the first four terms of our series.