유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

21문제 · 2 / 2쪽

21.CLP-2 · 3.3절 · 41번대학 수준우리말 번역

급수 ∑n=1∞n3−42n5−6n\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{n^3-4}{2n^5-6n} 이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.

영어 원문 보기

Determine whether the series ∑n=1∞n3−42n5−6n\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac{n^3-4}{2n^5-6n} is convergent or divergent.

정답·풀이 보기

nn 이 클 때 분자 n3−4≈n3n^3-4\approx n^3 이고 분모 2n5−6n≈2n52n^5-6n\approx 2n^5 이므로, 제nn항은 대략 n32n5=12n2\frac{n^3}{2n^5}=\frac{1}{2n^2} 이다. 따라서 an=n3−42n5−6na_n=\frac{n^3-4}{2n^5-6n} 과 bn=1n2b_n=\frac{1}{n^2} 에 극한비교판정법을 적용한다.

lim⁡n→∞anbn=lim⁡n→∞(n3−4)/(2n5−6n)1/n2=lim⁡n→∞1−4n32−6n4=12\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{a_n}{b_n} =\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{(n^3-4)/(2n^5-6n)}{1/n^2} =\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1-\frac{4}{n^3}}{2-\frac{6}{n^4}} =\frac12

이고 이 극한이 존재하며 0이 아니므로, 주어진 급수 ∑n=1∞an\sum\limits_{n=1}^\infty a_n 이 수렴하는 것과 급수 ∑n=1∞bn\sum\limits_{n=1}^\infty b_n 이 수렴하는 것은 서로 필요충분조건이다. 급수 ∑n=1∞bn=∑n=1∞1n2\sum\limits_{n=1}^\infty b_n =\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{1}{n^2} 은 수렴하는 pp-급수(p=2p=2)이므로 두 급수 모두 수렴한다.

원본 교재 풀이(영어)

For large nn, the numerator n3−4≈n3n^3-4\approx n^3 and the denominator 2n5−6n≈2n52n^5-6n\approx 2n^5, so the nnth term is approximately n32n5=12n2\frac{n^3}{2n^5}=\frac{1}{2n^2}. So we apply the limit comparison test with an=n3−42n5−6na_n=\frac{n^3-4}{2n^5-6n} and bn=1n2b_n=\frac{1}{n^2}. Since

lim⁡n→∞anbn=lim⁡n→∞(n3−4)/(2n5−6n)1/n2=lim⁡n→∞1−4n32−6n4=12\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{a_n}{b_n} =\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{(n^3-4)/(2n^5-6n)}{1/n^2} =\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1-\frac{4}{n^3}}{2-\frac{6}{n^4}} =\frac12

exists and is nonzero, the given series ∑n=1∞an\sum\limits_{n=1}^\infty a_n converges if and only if the series ∑n=1∞bn\sum\limits_{n=1}^\infty b_n converges. Since the series ∑n=1∞bn=∑n=1∞1n2\sum\limits_{n=1}^\infty b_n =\sum\limits_{n=1}^\infty\frac{1}{n^2} is a convergent pp-series (with p=2p=2), both series converge.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 40번
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CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)