문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 급수 심화

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731문제 · 8 / 37쪽

141.OpenStax 2권 · 5.5절 · 43번대학 수준우리말 번역

an{a}_{n} 이 양의 실수로 이루어진 수열이고 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} 이 수렴한다고 하자.

bn{b}_{n} 이 1과 -1로 이루어진 임의의 수열이라 하자. ∑n=1∞anbn\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n} 은 반드시 수렴하나요?

영어 원문 보기

Suppose that an{a}_{n} is a sequence of positive real numbers and that ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} converges.

Suppose that bn{b}_{n} is an arbitrary sequence of ones and minus ones. Does ∑n=1∞anbn\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n} necessarily converge?

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 18번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
142.OpenStax 2권 · 5.5절 · 44번대학 수준우리말 번역

an{a}_{n} 이 0과 1로 이루어진 모든 가능한 수열 bn{b}_{n} 에 대해 ∑n=1∞anbn\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n} 이 수렴하는 수열이라 하자. ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} 은 절대수렴하나요?

영어 원문 보기

Suppose that an{a}_{n} is a sequence such that ∑n=1∞anbn\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n} converges for every possible sequence bn{b}_{n} of zeros and ones. Does ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} converge absolutely?

정답·풀이 보기

예. an≥0{a}_{n}\ge 0 이면 bn=1{b}_{n}=1 로, an<0{a}_{n}<0 이면 bn=0{b}_{n}=0 으로 잡는다. 그러면 ∑n=1∞anbn=∑n:an≥0an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n}=\sum_{n:{a}_{n}\ge 0}{a}_{n} 이 수렴한다. 같은 방법으로 ∑n:an<0an\sum_{n:{a}_{n}<0}{a}_{n} 도 수렴함을 보일 수 있다. 두 급수가 모두 수렴하므로 이 급수는 절대수렴한다.

원본 교재 풀이(영어)

Yes. Take bn=1{b}_{n}=1 if an≥0{a}_{n}\ge 0 and bn=0{b}_{n}=0 if an<0.{a}_{n}<0. Then ∑n=1∞anbn=∑n:an≥0an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{b}_{n}=\sum_{n:{a}_{n}\ge 0}{a}_{n} converges. Similarly, one can show ∑n:an<0an\sum_{n:{a}_{n}<0}{a}_{n} converges. Since both series converge, the series must converge absolutely.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 56번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
143.OpenStax 2권 · 5.5절 · 45번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 서술된 대로의 교대급수판정법의 조건을 만족하지 않는다.

각 경우에 어떤 조건이 만족되지 않는지 말하세요. 그 급수가 절대수렴하는지 말하세요.

∑n=1∞(−1)n+1sin⁡2nn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n+1}\frac{{\sin }^{2}n}{n}

영어 원문 보기

The following series do not satisfy the hypotheses of the alternating series test as stated.

In each case, state which hypothesis is not satisfied. State whether the series converges absolutely.

∑n=1∞(−1)n+1sin⁡2nn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n+1}\frac{{\sin }^{2}n}{n}

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.5절 · 2번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
144.OpenStax 2권 · 5.5절 · 46번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 서술된 대로의 교대급수판정법의 조건을 만족하지 않는다.

각 경우에 어떤 조건이 만족되지 않는지 말하세요. 그 급수가 절대수렴하는지 말하세요.

∑n=1∞(−1)n+1cos⁡2nn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n+1}\frac{{\cos }^{2}n}{n}

영어 원문 보기

The following series do not satisfy the hypotheses of the alternating series test as stated.

In each case, state which hypothesis is not satisfied. State whether the series converges absolutely.

∑n=1∞(−1)n+1cos⁡2nn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n+1}\frac{{\cos }^{2}n}{n}

정답·풀이 보기

감소하지 않는다. 절대수렴하지 않는다.

원본 교재 풀이(영어)

Not decreasing. Does not converge absolutely.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 54번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
145.OpenStax 2권 · 5.5절 · 47번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 서술된 대로의 교대급수판정법의 조건을 만족하지 않는다.

각 경우에 어떤 조건이 만족되지 않는지 말하세요. 그 급수가 절대수렴하는지 말하세요.

1+12−13−14+15+16−17−18+⋯1+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+\frac{1}{5}+\frac{1}{6}-\frac{1}{7}-\frac{1}{8}+\cdots

영어 원문 보기

The following series do not satisfy the hypotheses of the alternating series test as stated.

In each case, state which hypothesis is not satisfied. State whether the series converges absolutely.

1+12−13−14+15+16−17−18+⋯1+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+\frac{1}{5}+\frac{1}{6}-\frac{1}{7}-\frac{1}{8}+\cdots

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 36번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
146.OpenStax 2권 · 5.5절 · 48번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 서술된 대로의 교대급수판정법의 조건을 만족하지 않는다.

각 경우에 어떤 조건이 만족되지 않는지 말하세요. 그 급수가 절대수렴하는지 말하세요.

1+12−13+14+15−16+17+18−19+⋯1+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}-\frac{1}{6}+\frac{1}{7}+\frac{1}{8}-\frac{1}{9}+\cdots

영어 원문 보기

The following series do not satisfy the hypotheses of the alternating series test as stated.

In each case, state which hypothesis is not satisfied. State whether the series converges absolutely.

1+12−13+14+15−16+17+18−19+⋯1+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}-\frac{1}{6}+\frac{1}{7}+\frac{1}{8}-\frac{1}{9}+\cdots

정답·풀이 보기

교대하지 않는다. ∑n=1∞(13n−2+13n−1−13n)\sum_{n=1}^{\infty }\left(\frac{1}{3n-2}+\frac{1}{3n-1}-\frac{1}{3n}\right) 로 나타낼 수 있으며, 이 급수는 ∑13n−2\sum \frac{1}{3n-2} 과의 비교에 의해 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

Not alternating. Can be expressed as ∑n=1∞(13n−2+13n−1−13n),\sum_{n=1}^{\infty }\left(\frac{1}{3n-2}+\frac{1}{3n-1}-\frac{1}{3n}\right), which diverges by comparison with ∑13n−2.\sum \frac{1}{3n-2}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 52번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
147.OpenStax 2권 · 5.5절 · 52번대학 수준우리말 번역

공식 cos⁡θ=1−θ22!+θ44!−θ66!+⋯\cos \theta =1-\frac{{\theta }^{2}}{2!}+\frac{{\theta }^{4}}{4!}-\frac{{\theta }^{6}}{6!}+\cdots 은 다음 단원에서 유도할 것이다. 나머지 ∣RN∣≤bN+1|{R}_{N}|\le {b}_{N+1} 을 이용하여, θ=1,\theta =1, θ=π/6,\theta =\pi /6, θ=π\theta =\pi 일 때 cos⁡θ\cos \theta 를 제5부분합 1−θ2/2!+θ4/4!−θ6/6!+θ8/8!1-{\theta }^{2}/2!+{\theta }^{4}/4!-{\theta }^{6}/6!+{\theta }^{8}/8! 로 어림할 때 생기는 오차의 한계를 구하세요.

영어 원문 보기

The formula cos⁡θ=1−θ22!+θ44!−θ66!+⋯\cos \theta =1-\frac{{\theta }^{2}}{2!}+\frac{{\theta }^{4}}{4!}-\frac{{\theta }^{6}}{6!}+\cdots will be derived in the next chapter. Use the remainder ∣RN∣≤bN+1|{R}_{N}|\le {b}_{N+1} to find a bound for the error in estimating cos⁡θ\cos \theta by the fifth partial sum 1−θ2/2!+θ4/4!−θ6/6!+θ8/8!1-{\theta }^{2}/2!+{\theta }^{4}/4!-{\theta }^{6}/6!+{\theta }^{8}/8! for θ=1,\theta =1, θ=π/6,\theta =\pi /6, and θ=π.\theta =\pi .

정답·풀이 보기

N=5N=5 일 때 ∣RN∣b6=θ10/10!|{R}_{N}|{b}_{6}={\theta }^{10}/10! 이다. θ=1\theta =1 일 때 R5≤1/10!≈2.75 × 10−7{R}_{5}\le 1/10!\approx 2.75\,\times \,{10}^{-7} 이다. θ=π/6\theta =\pi /6 일 때 R5≤(π/6)10/10!≈4.26 × 10−10{R}_{5}\le {(\pi /6)}^{10}/10!\approx 4.26\,\times \,{10}^{-10} 이다. θ=π\theta =\pi 일 때 R5≤π10/10!=0.0258{R}_{5}\le {\pi }^{10}/10!=0.0258 이다.

원본 교재 풀이(영어)

For N=5N=5 one has ∣RN∣b6=θ10/10!.|{R}_{N}|{b}_{6}={\theta }^{10}/10!. When θ=1,\theta =1, R5≤1/10!≈2.75 × 10−7.{R}_{5}\le 1/10!\approx 2.75\,\times \,{10}^{-7}. When θ=π/6,\theta =\pi /6, R5≤(π/6)10/10!≈4.26 × 10−10.{R}_{5}\le {(\pi /6)}^{10}/10!\approx 4.26\,\times \,{10}^{-10}. When θ=π,\theta =\pi , R5≤π10/10!=0.0258.{R}_{5}\le {\pi }^{10}/10!=0.0258.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.5절 · 4번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
148.OpenStax 2권 · 5.5절 · 53번대학 수준우리말 번역

공식 sin⁡θ=θ−θ33!+θ55!−θ77!+⋯\sin \theta =\theta -\frac{{\theta }^{3}}{3!}+\frac{{\theta }^{5}}{5!}-\frac{{\theta }^{7}}{7!}+\cdots 은 다음 단원에서 유도할 것이다. 나머지 ∣RN∣≤bN+1|{R}_{N}|\le {b}_{N+1} 을 이용하여, θ=1,\theta =1, θ=π/6,\theta =\pi /6, θ=π\theta =\pi 일 때 sin⁡θ\sin \theta 를 제5부분합 θ−θ3/3!+θ5/5!−θ7/7!+θ9/9!\theta -{\theta }^{3}/3!+{\theta }^{5}/5!-{\theta }^{7}/7!+{\theta }^{9}/9! 로 어림할 때 생기는 오차의 한계를 구하세요.

영어 원문 보기

The formula sin⁡θ=θ−θ33!+θ55!−θ77!+⋯\sin \theta =\theta -\frac{{\theta }^{3}}{3!}+\frac{{\theta }^{5}}{5!}-\frac{{\theta }^{7}}{7!}+\cdots will be derived in the next chapter. Use the remainder ∣RN∣≤bN+1|{R}_{N}|\le {b}_{N+1} to find a bound for the error in estimating sin⁡θ\sin \theta by the fifth partial sum θ−θ3/3!+θ5/5!−θ7/7!+θ9/9!\theta -{\theta }^{3}/3!+{\theta }^{5}/5!-{\theta }^{7}/7!+{\theta }^{9}/9! for θ=1,\theta =1, θ=π/6,\theta =\pi /6, and θ=π.\theta =\pi .

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.5절 · 4번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
149.OpenStax 2권 · 5.5절 · 54번대학 수준우리말 번역

cos⁡θ=1−θ22!+θ44!−θ66!+⋯\cos \theta =1-\frac{{\theta }^{2}}{2!}+\frac{{\theta }^{4}}{4!}-\frac{{\theta }^{6}}{6!}+\cdots 에서 cos⁡1\cos 1 을 오차가 최대 0.000010.00001 이하가 되도록 어림하려면 몇 개의 항이 필요합니까?

영어 원문 보기

How many terms in cos⁡θ=1−θ22!+θ44!−θ66!+⋯\cos \theta =1-\frac{{\theta }^{2}}{2!}+\frac{{\theta }^{4}}{4!}-\frac{{\theta }^{6}}{6!}+\cdots are needed to approximate cos⁡1\cos 1 accurate to an error of at most 0.00001?0.00001?

정답·풀이 보기

bn=1/(2n−2)!{b}_{n}=1/(2n-2)! 이라 하자. 그러면 (2N)!>105(2N)!>{10}^{5} 일 때, 즉 N=5N=5 일 때 RN≤1/(2N)!<0.00001{R}_{N}\le 1/(2N)!<0.00001 이고, 1−12!+14!−16!+18!=0.540325…1-\frac{1}{2!}+\frac{1}{4!}-\frac{1}{6!}+\frac{1}{8!}=0.540325\ldots , 한편 cos⁡1=0.5403023…\cos 1=0.5403023\ldots 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Let bn=1/(2n−2)!.{b}_{n}=1/(2n-2)!. Then RN≤1/(2N)!<0.00001{R}_{N}\le 1/(2N)!<0.00001 when (2N)!>105(2N)!>{10}^{5} or N=5N=5 and 1−12!+14!−16!+18!=0.540325…,1-\frac{1}{2!}+\frac{1}{4!}-\frac{1}{6!}+\frac{1}{8!}=0.540325\ldots , whereas cos⁡1=0.5403023…\cos 1=0.5403023\ldots

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 28번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
150.OpenStax 2권 · 5.5절 · 55번대학 수준우리말 번역

sin⁡θ=θ−θ33!+θ55!−θ77!+⋯\sin \theta =\theta -\frac{{\theta }^{3}}{3!}+\frac{{\theta }^{5}}{5!}-\frac{{\theta }^{7}}{7!}+\cdots 에서 sin⁡1\sin 1 을 오차가 최대 0.00001?0.00001? 이내가 되도록 어림하려면 몇 개의 항이 필요한가요?

영어 원문 보기

How many terms in sin⁡θ=θ−θ33!+θ55!−θ77!+⋯\sin \theta =\theta -\frac{{\theta }^{3}}{3!}+\frac{{\theta }^{5}}{5!}-\frac{{\theta }^{7}}{7!}+\cdots are needed to approximate sin⁡1\sin 1 accurate to an error of at most 0.00001?0.00001?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 38번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
151.OpenStax 2권 · 5.5절 · 56번대학 수준우리말 번역

교대급수 ∑n=1∞(−1)n−1bn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n-1}{b}_{n} 이 절대수렴하는 급수 ∑n=1∞bn\sum_{n=1}^{\infty }{b}_{n} 의 어떤 분수 배로 더 빠르게 수렴하는 경우가 있다. ∑n=1∞1n2=π26\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}}=\frac{{\pi }^{2}}{6} 이 주어졌을 때, 12=1−122+132−142+⋯12=1-\frac{1}{{2}^{2}}+\frac{1}{{3}^{2}}-\frac{1}{{4}^{2}}+\cdots 을 구하세요. 두 급수 6∑n=1∞1n26\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}} 과 S∑n=1∞(−1)n−1n2S\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n-1}}{{n}^{2}} 중 10001000 개의 항을 사용하여 π2{\pi }^{2} 을 더 잘 어림하는 것은 어느 것인가요?

영어 원문 보기

Sometimes the alternating series ∑n=1∞(−1)n−1bn\sum_{n=1}^{\infty }{(-1)}^{n-1}{b}_{n} converges to a certain fraction of an absolutely convergent series ∑n=1∞bn\sum_{n=1}^{\infty }{b}_{n} at a faster rate. Given that ∑n=1∞1n2=π26,\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}}=\frac{{\pi }^{2}}{6}, find 12=1−122+132−142+⋯ .12=1-\frac{1}{{2}^{2}}+\frac{1}{{3}^{2}}-\frac{1}{{4}^{2}}+\cdots . Which of the series 6∑n=1∞1n26\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{{n}^{2}} and S∑n=1∞(−1)n−1n2S\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n-1}}{{n}^{2}} gives a better estimation of π2{\pi }^{2} using 10001000 terms?

정답·풀이 보기

T=∑1n2T=\sum \frac{1}{{n}^{2}} 이라 하자. 그러면 T−S=12TT-S=\frac{1}{2}T 이므로 S=T/2S=T/2 이다. 6 × ∑n=110001/n2=3.140638…;\sqrt{6\,\times \,\sum_{n=1}^{1000}1/{n}^{2}}=3.140638\ldots ; 12 × ∑n=11000(−1)n−1/n2=3.141591…;\sqrt{12\,\times \,\sum_{n=1}^{1000}{(-1)}^{n-1}/{n}^{2}}=3.141591\ldots ;

π=3.141592…\pi =3.141592\ldots 이다. 10001000 개의 항을 사용할 때 교대급수가 더 정확하다.

원본 교재 풀이(영어)

Let T=∑1n2.T=\sum \frac{1}{{n}^{2}}. Then T−S=12T,T-S=\frac{1}{2}T, so S=T/2.S=T/2. 6 × ∑n=110001/n2=3.140638…;\sqrt{6\,\times \,\sum_{n=1}^{1000}1/{n}^{2}}=3.140638\ldots ; 12 × ∑n=11000(−1)n−1/n2=3.141591…;\sqrt{12\,\times \,\sum_{n=1}^{1000}{(-1)}^{n-1}/{n}^{2}}=3.141591\ldots ;

π=3.141592….\pi =3.141592\ldots . The alternating series is more accurate for 10001000 terms.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 34번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
152.OpenStax 2권 · 5.5절 · 57번대학 수준우리말 번역

다음 교대급수는 π\pi 의 주어진 배수로 수렴한다. 급수의 NthN\text{th} 부분합이 좌변을 주어진 오차 이내로 정확하게 근사하도록 하는, 나머지 추정으로 예측되는 NN 의 값을 구하세요. 오차 한계가 성립하는 최소의 NN 을 구하고, 각 경우에 원하는 근삿값을 구하세요. 소수점 아래 15째 자리까지 π=3.141592653589793…\pi =3.141592653589793\ldots 이다.

[계산기 사용] π4=∑n=0∞(−1)n2n+1\frac{\pi }{4}=\sum_{n=0}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}}{2n+1}, 오차 <0.0001<0.0001

영어 원문 보기

The following alternating series converge to given multiples of π.\pi . Find the value of NN predicted by the remainder estimate such that the NthN\text{th} partial sum of the series accurately approximates the left-hand side to within the given error. Find the minimum NN for which the error bound holds, and give the desired approximate value in each case. Up to 1515 decimals places, π=3.141592653589793….\pi =3.141592653589793\ldots .

[T] π4=∑n=0∞(−1)n2n+1,\frac{\pi }{4}=\sum_{n=0}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}}{2n+1}, error <0.0001<0.0001

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 60번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
153.OpenStax 2권 · 5.5절 · 58번대학 수준우리말 번역

다음 교대급수는 π\pi 의 주어진 배수로 수렴한다. 급수의 NthN\text{th} 부분합이 좌변을 주어진 오차 이내로 정확하게 근사하도록 하는, 나머지 추정으로 예측되는 NN 의 값을 구하세요. 오차 한계가 성립하는 최소의 NN 을 구하고, 각 경우에 원하는 근삿값을 구하세요. 소수점 아래 15째 자리까지 π=3.141592653589793…\pi =3.141592653589793\ldots 이다.

[계산기 사용] π12=∑k=0∞(−3)−k2k+1\frac{\pi }{\sqrt{12}}=\sum_{k=0}^{\infty }\frac{{(-3)}^{-k}}{2k+1}, 오차 <0.0001<0.0001

영어 원문 보기

The following alternating series converge to given multiples of π.\pi . Find the value of NN predicted by the remainder estimate such that the NthN\text{th} partial sum of the series accurately approximates the left-hand side to within the given error. Find the minimum NN for which the error bound holds, and give the desired approximate value in each case. Up to 1515 decimals places, π=3.141592653589793….\pi =3.141592653589793\ldots .

[T] π12=∑k=0∞(−3)−k2k+1,\frac{\pi }{\sqrt{12}}=\sum_{k=0}^{\infty }\frac{{(-3)}^{-k}}{2k+1}, error <0.0001<0.0001

정답·풀이 보기

N=6,N=6, SN=0.9068{S}_{N}=0.9068

원본 교재 풀이(영어)

N=6,N=6, SN=0.9068{S}_{N}=0.9068

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.5절 · 2번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
154.OpenStax 2권 · 5.5절 · 60번대학 수준우리말 번역

다음 교대급수는 주어진 π\pi의 배수로 수렴합니다. 나머지 추정으로 예측되는 NN의 값을 구하세요. 이때 급수의 NthN\text{th} 부분합이 좌변을 주어진 오차 이내로 정확하게 근사해야 합니다. 오차 한계가 성립하는 NN의 최솟값을 구하고, 각 경우에 대해 원하는 근삿값을 쓰세요. 소수 15째 자리까지 π=3.141592653589793…\pi =3.141592653589793\ldots 입니다.

[계산기 사용] ∑n=1N(−1)n−11n→ln⁡2\sum_{n=1}^{N}{(-1)}^{n-1}\frac{1}{n}\to \ln 2 일 때, 1+13+15−12−14−16+17+19+111−18−110−112+⋯1+\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{2}-\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{7}+\frac{1}{9}+\frac{1}{11}-\frac{1}{8}-\frac{1}{10}-\frac{1}{12}+\cdots 의 값은 얼마인가요?

영어 원문 보기

The following alternating series converge to given multiples of π.\pi . Find the value of NN predicted by the remainder estimate such that the NthN\text{th} partial sum of the series accurately approximates the left-hand side to within the given error. Find the minimum NN for which the error bound holds, and give the desired approximate value in each case. Up to 1515 decimals places, π=3.141592653589793….\pi =3.141592653589793\ldots .

[T] If ∑n=1N(−1)n−11n→ln⁡2,\sum_{n=1}^{N}{(-1)}^{n-1}\frac{1}{n}\to \ln 2, what is 1+13+15−12−14−16+17+19+111−18−110−112+⋯?1+\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{2}-\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{7}+\frac{1}{9}+\frac{1}{11}-\frac{1}{8}-\frac{1}{10}-\frac{1}{12}+\cdots ?

정답·풀이 보기

ln⁡(2)\ln (2) 이다. 3nth3n\text{th} 부분합은 교대조화급수의 부분합과 같다.

원본 교재 풀이(영어)

ln⁡(2).\ln (2). The 3nth3n\text{th} partial sum is the same as that for the alternating harmonic series.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 62번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
155.OpenStax 2권 · 5.5절 · 61번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 0≤x<10\le x<1 에 대해 급수 ∑n=1100cos⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\cos (2\pi nx)}{n} 의 그래프를 그리세요. x=0,1x=0,1 일 때 ∑n=1100cos⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\cos (2\pi nx)}{n} 이 발산하는 이유를 설명하세요. 다른 xx 에 대해서는 이 급수가 어떻게 거동하나요?

영어 원문 보기

[T] Plot the series ∑n=1100cos⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\cos (2\pi nx)}{n} for 0≤x<1.0\le x<1. Explain why ∑n=1100cos⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\cos (2\pi nx)}{n} diverges when x=0,1.x=0,1. How does the series behave for other x?x?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 8.5절 · 3번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
156.OpenStax 2권 · 5.5절 · 62번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 0≤x<10\le x<1 에 대해 급수 ∑n=1100sin⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\sin (2\pi nx)}{n} 의 그래프를 그리고 그 거동에 대해 설명하세요.

영어 원문 보기

[T] Plot the series ∑n=1100sin⁡(2πnx)n\sum_{n=1}^{100}\frac{\sin (2\pi nx)}{n} for 0≤x<10\le x<1 and comment on its behavior

정답·풀이 보기

이 급수는 양 끝점 근처에서 급격히 뛴다. 끝점에서 떨어진 xx 에 대해서는 그래프가 π(1/2−x)\pi (1/2-x) 와 비슷한 모양이다.

1사분면과 4사분면에 있는 함수를 보여 준다. 이 함수는 (0, 0)에서 시작하여 y축 가까이에서 1.5 바로 아래까지 급격히 증가한 뒤, 직선적으로 감소하여 0.5에서 x축과 만나고, 계속 직선적으로 감소하다가 1 직전에서 0까지 급격히 증가한다.

원본 교재 풀이(영어)

The series jumps rapidly near the endpoints. For xx away from the endpoints, the graph looks like π(1/2−x).\pi (1/2-x).

This shows a function in quadrants 1 and 4 that begins at (0, 0), sharply increases to just below 1.5 close to the y axis, decreases linearly, crosses the x axis at 0.5, continues to decrease linearly, and sharply increases just before 1 to 0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 2번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
157.OpenStax 2권 · 5.5절 · 64번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 교대조화급수는 항들 사이의 상쇄 때문에 수렴합니다. 이 상쇄를 명확하게 나타낼 수 있으므로 그 합을 알 수 있습니다. 임의 조화급수란 ∑n=1∞Snn\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{S}_{n}}{n} 꼴의 급수로, 여기서 sn{s}_{n} 은 ±1’s\pm 1\text{'s} 를 무작위로 생성한 수열이며 ±1\pm 1 의 값이 나올 가능성은 같습니다. 난수 생성기를 사용하여 무작위 ±1s\pm 1\text{s} 를 1000개 만들고, 이 임의 조화수열의 부분합 SN=∑n=1Nsnn{S}_{N}=\sum_{n=1}^{N}\frac{{s}_{n}}{n} 의 N=1N=1 부터 10001000 까지의 그래프를 그리세요. 이를 조화급수의 처음 10001000 개의 부분합 그래프와 비교하세요.

영어 원문 보기

[T] The alternating harmonic series converges because of cancellation among its terms. Its sum is known because the cancellation can be described explicitly. A random harmonic series is one of the form ∑n=1∞Snn,\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{S}_{n}}{n}, where sn{s}_{n} is a randomly generated sequence of ±1’s\pm 1\text{'s} in which the values ±1\pm 1 are equally likely to occur. Use a random number generator to produce 10001000 random ±1s\pm 1\text{s} and plot the partial sums SN=∑n=1Nsnn{S}_{N}=\sum_{n=1}^{N}\frac{{s}_{n}}{n} of your random harmonic sequence for N=1N=1 to 1000.1000. Compare to a plot of the first 10001000 partial sums of the harmonic series.

정답·풀이 보기

다음은 전형적인 결과이다. 위쪽 곡선은 조화급수의 부분합으로 이루어져 있다. 아래쪽 곡선은 임의 조화급수의 부분합을 나타낸다.

두 개의 곡선을 보여 준다. 위쪽 곡선은 위로 볼록한 증가 곡선이다. 아래쪽 곡선은 들쭉날쭉한 임의 조화급수의 그래프로, 0 가까이에 머문다.

원본 교재 풀이(영어)

Here is a typical result. The top curve consists of partial sums of the harmonic series. The bottom curve plots partial sums of a random harmonic series.

This shows two curves. The top is an increasing concave down curve. The bottom is a jagged, random harmonic series plot that stays close to 0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 14번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
158.OpenStax 2권 · 5.5절 · 66번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 오일러 변환은 S=∑n=0∞(−1)nbnS=\sum_{n=0}^{\infty }{(-1)}^{n}{b}_{n} 을 S=∑n=0∞(−1)n2−n−1∑m=0n(nm)bn−mS=\sum_{n=0}^{\infty }{(-1)}^{n}{2}^{-n-1}\sum_{m=0}^{n}\left(\begin{array}{c}n \\ m\end{array}\right){b}_{n-m} 로 다시 씁니다. 교대조화급수의 경우 이 변환은 ln⁡(2)=∑n=1∞(−1)n−1n=∑n=1∞1n2n\ln (2)=\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n-1}}{n}=\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}} 의 꼴이 됩니다. ∑n=1∞1n2n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}} 의 부분합을 계산하여 ln⁡(2)\ln (2) 에 0.00010.0001 이내의 오차로 가까워질 때까지 구하세요. 몇 개의 항이 필요한지 구하세요. 이 답을 ln⁡(2)\ln (2) 를 추정하는 데 교대조화급수의 몇 개의 항이 필요한지와 비교하세요.

영어 원문 보기

[T] The Euler transform rewrites S=∑n=0∞(−1)nbnS=\sum_{n=0}^{\infty }{(-1)}^{n}{b}_{n} as S=∑n=0∞(−1)n2−n−1∑m=0n(nm)bn−m.S=\sum_{n=0}^{\infty }{(-1)}^{n}{2}^{-n-1}\sum_{m=0}^{n}\left(\begin{array}{c}n \\ m\end{array}\right){b}_{n-m}. For the alternating harmonic series, it takes the form ln⁡(2)=∑n=1∞(−1)n−1n=∑n=1∞1n2n.\ln (2)=\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n-1}}{n}=\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}}. Compute partial sums of ∑n=1∞1n2n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}} until they approximate ln⁡(2)\ln (2) accurate to within 0.0001.0.0001. How many terms are needed? Compare this answer to the number of terms of the alternating harmonic series are needed to estimate ln⁡(2).\ln (2).

정답·풀이 보기

교대급수 판정법에 의해 ∣Sn−S∣≤bn+1|{S}_{n}-S|\le {b}_{n+1} 이므로, ln⁡(2)\ln (2) 를 0.00010.0001 이내의 오차로 추정하려면 교대조화급수의 항이 104{10}^{4} 개 필요하다. 급수 ∑n=1∞1n2n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}} 의 처음 1010 개의 부분합은 (소수 넷째 자리까지) 0.5000,0.6250,0.6667,0.6823,0.6885,0.6911,0.6923,0.6928,0.6930,0.69310.5000,0.6250,0.6667,0.6823,0.6885,0.6911,0.6923,0.6928,0.6930,0.6931 이고, 열째 부분합은 ln⁡(2)=0.6931…\ln (2)=0.6931\ldots 에 0.00010.0001 이내로 가깝다.

원본 교재 풀이(영어)

By the alternating series test, ∣Sn−S∣≤bn+1,|{S}_{n}-S|\le {b}_{n+1}, so one needs 104{10}^{4} terms of the alternating harmonic series to estimate ln⁡(2)\ln (2) to within 0.0001.0.0001. The first 1010 partial sums of the series ∑n=1∞1n2n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{n{2}^{n}} are (up to four decimals) 0.5000,0.6250,0.6667,0.6823,0.6885,0.6911,0.6923,0.6928,0.6930,0.69310.5000,0.6250,0.6667,0.6823,0.6885,0.6911,0.6923,0.6928,0.6930,0.6931 and the tenth partial sum is within 0.00010.0001 of ln⁡(2)=0.6931….\ln (2)=0.6931\ldots .

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 16번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
159.OpenStax 2권 · 5.5절 · 67번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 본문에서 조건수렴급수는 항의 순서를 바꾸어 임의의 수로 수렴하게 할 수 있다고 하였습니다. 여기에 약간 더 간단하지만 비슷한 사실이 있습니다. an≥0{a}_{n}\ge 0 이고 n→∞n\to \infty 일 때 an→0{a}_{n}\to 0 이지만 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} 이 발산하면, 임의의 수 AA 에 대해 ∑n=1∞ansn→A\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{s}_{n}\to A 가 되도록 하는 ±1’s\pm 1\text{'s} 의 수열 sn{s}_{n} 이 존재합니다. A>0A>0 인 경우에 대해 다음과 같이 이를 보이세요.

a. sn{s}_{n} 을 재귀적으로 정의하세요. Sn−1=∑k=1n−1aksk<A{S}_{n-1}=\sum_{k=1}^{n-1}{a}_{k}{s}_{k}<A 이면 sn=1{s}_{n}=1, 그렇지 않으면 sn=−1{s}_{n}=-1 로 정의합니다. b. 결국에는 Sn≥A{S}_{n}\ge A 가 되는 이유와, 이 nn 보다 큰 모든 mm 에 대해 A−am≤Sm≤A+amA-{a}_{m}\le {S}_{m}\le A+{a}_{m} 인 이유를 설명하세요. c. 이로부터 n→∞n\to \infty 일 때 Sn→A{S}_{n}\to A 임이 따르는 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

[T] In the text it was stated that a conditionally convergent series can be rearranged to converge to any number. Here is a slightly simpler, but similar, fact. If an≥0{a}_{n}\ge 0 is such that an→0{a}_{n}\to 0 as n→∞n\to \infty but ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} diverges, then, given any number AA there is a sequence sn{s}_{n} of ±1’s\pm 1\text{'s} such that ∑n=1∞ansn→A.\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n}{s}_{n}\to A. Show this for A>0A>0 as follows.

a. Recursively define sn{s}_{n} by sn=1{s}_{n}=1 if Sn−1=∑k=1n−1aksk<A{S}_{n-1}=\sum_{k=1}^{n-1}{a}_{k}{s}_{k}<A and sn=−1{s}_{n}=-1 otherwise. b. Explain why eventually Sn≥A,{S}_{n}\ge A, and for any mm larger than this n,n, A−am≤Sm≤A+am.A-{a}_{m}\le {S}_{m}\le A+{a}_{m}. c. Explain why this implies that Sn→A{S}_{n}\to A as n→∞.n\to \infty .

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.5절 · 54번
# 교대급수계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
160.OpenStax 2권 · 5.6절 · 1번대학 수준우리말 번역

다음 문제에서 an{a}_{n} 이 주어질 때, 비판정법을 사용하여 ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} 이 수렴하는지 판단하세요. 비판정법으로 판정할 수 없으면 그렇다고 밝히세요.

an=1/n!{a}_{n}=1/n!

영어 원문 보기

Use the ratio test to determine whether ∑n=1∞an\sum_{n=1}^{\infty }{a}_{n} converges, where an{a}_{n} is given in the following problems. State if the ratio test is inconclusive.

an=1/n!{a}_{n}=1/n!

정답·풀이 보기

an+1/an→0{a}_{n+1}/{a}_{n}\to 0. 수렴한다.

원본 교재 풀이(영어)

an+1/an→0.{a}_{n+1}/{a}_{n}\to 0. Converges.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.6절 · 3번
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)