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93문제 · 4 / 5쪽

61.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 14번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.

∑n=1∞n−(n+1/n)\sum_{n=1}^{\infty }{n}^{-(n+1/n)}

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent?

∑n=1∞n−(n+1/n)\sum_{n=1}^{\infty }{n}^{-(n+1/n)}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 16번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
62.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 15번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 수렴한다면 절대수렴하는지 판단하세요.

∑n=1∞(−1)nn\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}}{\sqrt{n}}

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent? If convergent, is it absolutely convergent?

∑n=1∞(−1)nn\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}}{\sqrt{n}}

정답·풀이 보기

수렴하지만 절대수렴하지는 않는다

원본 교재 풀이(영어)

converges, but not absolutely

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 17번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
63.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 16번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 수렴한다면 절대수렴하는지 판단하세요.

∑n=1∞(−1)nn!3n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}n!}{{3}^{n}}

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent? If convergent, is it absolutely convergent?

∑n=1∞(−1)nn!3n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}n!}{{3}^{n}}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 3번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
64.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 17번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 수렴한다면 절대수렴하는지 판단하세요.

∑n=1∞(−1)nn!nn\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}n!}{{n}^{n}}

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent? If convergent, is it absolutely convergent?

∑n=1∞(−1)nn!nn\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{(-1)}^{n}n!}{{n}^{n}}

정답·풀이 보기

절대수렴한다

원본 교재 풀이(영어)

converges absolutely

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 9번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
65.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 18번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 수렴한다면 절대수렴하는지 판단하세요.

∑n=1∞sin⁡(nπ2)\sum_{n=1}^{\infty }\sin \left(\frac{n\pi }{2}\right)

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent? If convergent, is it absolutely convergent?

∑n=1∞sin⁡(nπ2)\sum_{n=1}^{\infty }\sin \left(\frac{n\pi }{2}\right)

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 20번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
66.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 19번대학 수준우리말 번역

급수가 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. 수렴한다면 절대수렴하는지 판단하세요.

∑n=1∞cos⁡(πn)e−n\sum_{n=1}^{\infty }\cos (\pi n){e}^{-n}

영어 원문 보기

Is the series convergent or divergent? If convergent, is it absolutely convergent?

∑n=1∞cos⁡(πn)e−n\sum_{n=1}^{\infty }\cos (\pi n){e}^{-n}

정답·풀이 보기

절대수렴한다

원본 교재 풀이(영어)

converges absolutely

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 11번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
67.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 20번대학 수준우리말 번역

값을 구하세요

∑n=1∞2n+47n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{2}^{n+4}}{{7}^{n}}

영어 원문 보기

Evaluate

∑n=1∞2n+47n\sum_{n=1}^{\infty }\frac{{2}^{n+4}}{{7}^{n}}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.4절 · 6번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
68.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 21번대학 수준우리말 번역

값을 구하세요

∑n=1∞1(n+1)(n+2)\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{(n+1)(n+2)}

영어 원문 보기

Evaluate

∑n=1∞1(n+1)(n+2)\sum_{n=1}^{\infty }\frac{1}{(n+1)(n+2)}

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

12\frac{1}{2}

원본 교재 풀이(영어)

12\frac{1}{2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5장 복습 · 23번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
69.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 24번대학 수준우리말 번역

Sn=∑i=0nxi{S}_{n}=\sum_{i=0}^{n}{x}_{i} 을 bb 와 x0{x}_{0} 으로 나타낸 식을 구하세요. 이것은 물리적으로 무엇을 나타내나요?

영어 원문 보기

Find an expression for Sn=∑i=0nxi{S}_{n}=\sum_{i=0}^{n}{x}_{i} in terms of bb and x0.{x}_{0}. What does it physically represent?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.4절 · 18번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
70.OpenStax 2권 · 5장 복습 · 26번대학 수준우리말 번역

bb 의 값이 어떠할 때 급수가 수렴하고 발산하는지 구하세요. 급수는 어떤 값으로 수렴하는지 구하세요.

영어 원문 보기

For what values of bb will the series converge and diverge? What does the series converge to?

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 2권 · 5.4절 · 52번
# 비교 판정법계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 2 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
71.CLP-2 · 3.3절 · 3번대학 수준우리말 번역

어떤 기준이 있어서, 그 기준을 넘으면 나이가 많다고 하고, 그 기준에 못 미치면 젊다고 한다고 가정하세요.

올라프는 나이가 많은 사람이고, 위안은 젊은 사람이라고 하세요.

(a) 내가 올라프보다 나이가 많다고 가정하세요. 나는 나이가 많은가요? (b) 내가 올라프보다 나이가 적다고 가정하세요. 나는 나이가 많은가요? (c) 내가 위안보다 나이가 많다고 가정하세요. 나는 젊은가요? (d) 내가 위안보다 나이가 적다고 가정하세요. 나는 젊은가요?

영어 원문 보기

Suppose there is some threshold after which a person is considered old, and before which they are young.

Let Olaf be an old person, and let Yuan be a young person.

(a) Suppose I am older than Olaf. Am I old? (b) Suppose I am younger than Olaf. Am I old? (c) Suppose I am older than Yuan. Am I young? (d) Suppose I am younger than Yuan. Am I young?

정답·풀이 보기

(a) 올라프가 나이가 많고 내가 그보다 더 나이가 많다면, 나도 나이가 많다.

(b) 올라프가 나이가 많고 내가 그보다 나이가 적다면, 나도 나이가 많을 수도 있고(조금 덜할 뿐이다), 젊을 수도 있다. 판단하기에 정보가 충분하지 않다.

(c) 위안이 젊고 내가 그보다 나이가 많다면, 내가 훨씬 나이가 많아서 나이가 많은 사람일 수도 있고, 조금만 나이가 많아서 젊은 사람일 수도 있다. 판단하기에 정보가 충분하지 않다.

(d) 위안이 젊고 내가 그보다 더 젊다면, 나도 반드시 젊다.

이를 생각하는 또 다른 방법은 생년월일을 나타낸 시간선을 이용하는 것이다. 기준 시점보다 먼저 태어난 사람은 나이가 많고, 그 이후에 태어난 사람은 젊다.

그림

내가 올라프보다 먼저(더 나이가 많게) 태어났다면 기준 시점보다 먼저 태어난 것이므로 나이가 많다.

내가 위안보다 나중에(더 젊게) 태어났다면 기준 시점 이후에 태어난 것이므로 젊다.

그림

내가 올라프보다 나중에 태어났거나 위안보다 먼저 태어났다면, 내가 기준 시점의 어느 쪽에 있는지 알 수 없다. 나이가 많을 수도 있고 젊을 수도 있다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

(a) If Olaf is old, and I am even older, then I am old as well.

(b) If Olaf is old, and I am not as old, then perhaps I am old as well (just slightly less so), or perhaps I am young. There is not enough information to tell.

(c) If Yuan is young, and I am older, then perhaps I am much older and I am old, or perhaps I am only a little older, and I am young. There is not enough information to tell.

(d) If Yuan is young, and I am even younger, then I must also be young.

Another way to think about this is with a timeline of birthdates. People born before the threshold are old, and people born after it are young.

figure

If I'm born before (older than) Olaf, I'm born before the threshold, so I'm old.

If I'm born after (younger than) Yuan I'm born after the threshold, so I'm young.

figure

If I'm born after Olaf or before Yuan, I don't know which side of the threshold I'm on. I could be old or I could be young.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 15번
# 비교 판정법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
72.CLP-2 · 3.3절 · 8번대학 수준우리말 번역

다음 추론을 타당하지 않게 만드는 결함은 무엇인가요?

문제: ∑n=1∞(sin⁡(πn)+2)\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \left(\sin(\pi n)+2\right) 이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.

답: 적분 판정법을 사용한다. f(x)=sin⁡(πx)+2f(x)=\sin(\pi x)+2 라 하자. sin⁡(x)+2≥−1+2=1\sin(x)+2 \geq -1+2 =1 이므로 f(x)f(x) 는 항상 양수임에 유의한다. 또한 f(x)f(x) 는 연속이다.

∫1∞[sin⁡(πx)+2]dx=lim⁡b→∞∫1b[sin⁡(πx)+2]dx=lim⁡b→∞[−1πcos⁡(πx)+2x∣1b]=lim⁡b→∞[−1πcos⁡(πb)+2b+1π(−1)−2]=∞\begin{aligned} \int_1^\infty [\sin(\pi x)+2] dx &= \lim_{b \to \infty}\int_1^b [\sin(\pi x)+2 ]dx\\ &=\lim_{b \to \infty} \left[\left.-\frac{1}{\pi}\cos(\pi x)+2x \right|_1^b\right]\\ &=\lim_{b \to \infty}\left[ -\frac{1}{\pi}\cos(\pi b)+2b +\frac{1}{\pi}(-1)-2\right]\\ &=\infty \end{aligned}

적분 판정법에 의해 적분이 발산하므로 ∑n=1∞(sin⁡(πn)+2)\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left( \sin(\pi n)+2\right) 도 발산한다.

영어 원문 보기

What flaw renders the following reasoning invalid?

Q: Determine whether ∑n=1∞(sin⁡(πn)+2)\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \left(\sin(\pi n)+2\right) converges or diverges.

A: We use the integral test. Let f(x)=sin⁡(πx)+2f(x)=\sin(\pi x)+2. Note f(x)f(x) is always positive, since sin⁡(x)+2≥−1+2=1\sin(x)+2 \geq -1+2 =1. Also, f(x)f(x) is continuous.

∫1∞[sin⁡(πx)+2]dx=lim⁡b→∞∫1b[sin⁡(πx)+2]dx=lim⁡b→∞[−1πcos⁡(πx)+2x∣1b]=lim⁡b→∞[−1πcos⁡(πb)+2b+1π(−1)−2]=∞\begin{aligned} \int_1^\infty [\sin(\pi x)+2] dx &= \lim_{b \to \infty}\int_1^b [\sin(\pi x)+2 ]dx\\ &=\lim_{b \to \infty} \left[\left.-\frac{1}{\pi}\cos(\pi x)+2x \right|_1^b\right]\\ &=\lim_{b \to \infty}\left[ -\frac{1}{\pi}\cos(\pi b)+2b +\frac{1}{\pi}(-1)-2\right]\\ &=\infty \end{aligned}

By the integral test, since the integral diverges, also ∑n=1∞(sin⁡(πn)+2)\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left( \sin(\pi n)+2\right) diverges.

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 가 감소하지 않으므로 적분 판정법을 적용할 수 없다.

원본 교재 풀이(영어)

The integral test does not apply because f(x)f(x) is not decreasing.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 21번
# 비교 판정법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
73.CLP-2 · 3.3절 · 11번대학 수준우리말 번역

비판정법으로 판정할 수 없는, 수렴하는 급수의 예를 하나 드세요.

영어 원문 보기

Give an example of a convergent series for which the ratio test is inconclusive.

정답·풀이 보기

가능한 답 중 하나: ∑n=1∞1n2\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n^2}. 이 급수는 수렴한다(p=2>1p=2>1 인 pp–급수이다). 그러나 이웃하는 항의 비를 구하면 다음과 같다. lim⁡n→∞an+1an=lim⁡n→∞n2(n+1)2=1\lim_{n \to \infty}\frac{a_{n+1}}{a_n} = \lim_{n \to \infty}\frac{n^2}{(n+1)^2}=1 비의 극한이 1이므로 비판정법으로는 판정할 수 없다.

원본 교재 풀이(영어)

One possible answer: ∑n=1∞1n2\displaystyle\sum_{n=1}^\infty \dfrac{1}{n^2}. This series converges (it's a pp–series with p=2>1p=2>1), but if we take the ratio of consecutive terms: lim⁡n→∞an+1an=lim⁡n→∞n2(n+1)2=1\lim_{n \to \infty}\frac{a_{n+1}}{a_n} = \lim_{n \to \infty}\frac{n^2}{(n+1)^2}=1 The limit of the ratio is 1, so the ratio test is inconclusive.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 12번
# 비교 판정법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
74.CLP-2 · 3.3절 · 12번대학 수준우리말 번역

시험을 보고 있는데 비판정법에서 부등식이 정확히 어떻게 되는지 순간적으로 잊어버렸다고 상상해 보세요. 비가 있다는 것은 기억하지만 어느 항이 분자에 오는지는 기억나지 않습니다. 극한이 1보다 크거나 작다는 내용이 있었다는 것은 기억하지만 어느 쪽이 수렴을 뜻하는지는 기억나지 않습니다.

lim⁡n→∞∣an+1an∣>1\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|>1 또는 이와 동치인 lim⁡n→∞∣anan+1∣<1\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_n}{a_{n+1}}\right|<1 이 합 ∑n=1∞an\sum\limits_{n=1}^\infty a_n 이 (수렴하는 것이 아니라) 발산함을 뜻해야 하는 이유를 설명하세요.

영어 원문 보기

Imagine you're taking an exam, and you momentarily forget exactly how the inequality in the ratio test works. You remember there's a ratio, but you don't remember which term goes on top; you remember there's something about the limit being greater than or less than one, but you don't remember which way implies convergence.

Explain why lim⁡n→∞∣an+1an∣>1\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|>1 or, equivalently, lim⁡n→∞∣anan+1∣<1\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_n}{a_{n+1}}\right|<1 should mean that the sum ∑n=1∞an\sum\limits_{n=1}^\infty a_n diverges (rather than converging).

정답·풀이 보기

발산판정법에 의해 급수 ∑an\sum a_n 이 수렴하려면 lim⁡n→∞an=0\lim\limits_{n \to \infty} a_n=0 이어야 한다. 즉, 항의 크기(절댓값)가 점점 작아져야 한다. lim⁡n→∞∣anan+1∣<1\displaystyle\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_n}{a_{n+1}}\right|<1 또는 (이와 동치로) lim⁡n→∞∣an+1an∣>1\displaystyle \lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|>1 이면, 충분히 큰 nn 에 대해 ∣an+1∣>∣an∣|a_{n+1}|>|a_n| 이므로 항의 크기가 실제로는 커지고 있다. 따라서 발산판정법에 의해 이 급수는 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

By the divergence test, for a series ∑an\sum a_n to converge, we need lim⁡n→∞an=0\lim\limits_{n \to \infty} a_n=0. That is, the magnitude (absolute value) of the terms needs to be getting smaller. If lim⁡n→∞∣anan+1∣<1\displaystyle\lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_n}{a_{n+1}}\right|<1 or (equivalently) lim⁡n→∞∣an+1an∣>1\displaystyle \lim_{n \to \infty}\left|\frac{a_{n+1}}{a_{n}}\right|>1, then ∣an+1∣>∣an∣|a_{n+1}|>|a_n| for sufficiently large nn, so the terms are actually growing in magnitude. That means the series diverges, by the divergence test.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 13번
# 비교 판정법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
75.CLP-2 · 3.3절 · 13번대학 수준우리말 번역

급수 ∑n=a∞an\displaystyle\sum_{n=a}^\infty a_n 과, 0 이상의 모든 정수 nn 에 대해 f(n)=anf(n)=a_n 인 함수 f(x)f(x) 가 있어서 다음을 만족시키는 예를 하나 드세요.

  • ∫a∞f(x) dx\displaystyle\int_a^\infty f(x)\,\mathrm{d}x 는 발산하고,
  • ∑n=a∞an\displaystyle\sum_{n=a}^\infty a_n 은 수렴한다.
영어 원문 보기

Give an example of a series ∑n=a∞an\displaystyle\sum_{n=a}^\infty a_n, with a function f(x)f(x) such that f(n)=anf(n)=a_n for all whole numbers nn, such that:

  • ∫a∞f(x) dx\displaystyle\int_a^\infty f(x)\,\mathrm{d}x diverges, while
  • ∑n=a∞an\displaystyle\sum_{n=a}^\infty a_n converges.
정답·풀이 보기

급수의 항은 적분의 정의역 중 작은 일부분만 반영한다. xx 가 0 이상의 정수일 때는 “좋게” 행동하지만(즉, 합이 수렴하는 수열을 만들지만), xx 가 0 이상의 정수가 아닐 때는 더 제멋대로인 함수 f(x)f(x) 를 생각해 볼 수 있다.

예를 들어 f(x)=sin⁡(πx)f(x)=\sin(\pi x) 라 하자. 그러면 모든 정수 xx 에 대해 f(x)=0f(x)=0 이지만, 이것이 함수 전체를 대표하지는 않는다. 실제로 이에 대응하는 급수의 항은 {an}={0,0,0,…}\{a_n\}=\{0,0,0,\ldots\} 이다.

  • ∫1∞sin⁡(πx) dx=lim⁡R→∞[−1πcos⁡(πx)]1R=lim⁡R→∞[−cos⁡(πR)]−1π\displaystyle\int_{1}^\infty \sin(\pi x)\,\mathrm{d}x = \lim_{R \to \infty} \left[-\frac{1}{\pi}\cos (\pi x)\right]_1^R = \lim_{R \to \infty}\Big[-\cos (\pi R)\Big]-\frac{1}{\pi}

극한이 존재하지 않으므로 이 적분은 발산한다.

  • ∑n=1∞sin⁡(πn)=∑n=1∞0=0\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\sin(\pi n) = \sum_{n=1}^\infty 0 = 0 이다. 이 급수는 수렴한다.
원본 교재 풀이(영어)

The terms of the series only see a small portion of the domain of the integral. We can try to think of a function f(x)f(x) that behaves “nicely" when xx is a whole number (that is, it produces a sequence whose sum converges), but is more unruly when xx is not a whole number.

For example, suppose f(x)=sin⁡(πx)f(x)=\sin(\pi x). Then f(x)=0f(x)=0 for every integer xx, but this is not representative of the function as a whole. Indeed, our corresponding series has terms {an}={0,0,0,…}\{a_n\}=\{0,0,0,\ldots\}.

  • ∫1∞sin⁡(πx) dx=lim⁡R→∞[−1πcos⁡(πx)]1R=lim⁡R→∞[−cos⁡(πR)]−1π\displaystyle\int_{1}^\infty \sin(\pi x)\,\mathrm{d}x = \lim_{R \to \infty} \left[-\frac{1}{\pi}\cos (\pi x)\right]_1^R = \lim_{R \to \infty}\Big[-\cos (\pi R)\Big]-\frac{1}{\pi}

Since the limit does not exist, the integral diverges.

  • ∑n=1∞sin⁡(πn)=∑n=1∞0=0\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\sin(\pi n) = \sum_{n=1}^\infty 0 = 0. The series converges.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 3번
# 비교 판정법계산기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
76.CLP-2 · 3.3절 · 16번대학 수준우리말 번역

급수 ∑n=2∞n23n2+n\displaystyle \sum_{n=2}^\infty \frac{n^2}{3n^2+\sqrt n} 은 수렴하나요?

영어 원문 보기

Does the series ∑n=2∞n23n2+n\displaystyle \sum_{n=2}^\infty \frac{n^2}{3n^2+\sqrt n} converge?

정답·풀이 보기

먼저 발산 판정법을 확인한다. 이 판정법이 늘 통하는 것은 아니지만, 통한다면 대개 가장 쉬운 방법이다.

lim⁡n→∞n23n2+n(1n21n2)=lim⁡n→∞13+1nn=13≠0\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} \frac{n^2}{3n^2+\sqrt n} \left(\frac{\frac{1}{n^2}}{\frac{1}{n^2}}\right) = \lim_{n\to\infty} \frac{1}{3+\frac{1}{n\sqrt n}} = \frac{1}{3} \neq 0 \end{aligned}

더해지는 항들의 극한이 0이 아니므로, 발산 판정법에 의해 이 급수는 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

First, we'll check the divergence test. It doesn't always work, but if it does, it's likely the easiest path.

lim⁡n→∞n23n2+n(1n21n2)=lim⁡n→∞13+1nn=13≠0\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} \frac{n^2}{3n^2+\sqrt n} \left(\frac{\frac{1}{n^2}}{\frac{1}{n^2}}\right) = \lim_{n\to\infty} \frac{1}{3+\frac{1}{n\sqrt n}} = \frac{1}{3} \neq 0 \end{aligned}

Since the limit of the terms being added is not zero, the series diverges by the divergence test.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 36번
# 비교 판정법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
77.CLP-2 · 3.3절 · 17번대학 수준우리말 번역

설명과 함께 급수 ∑n=1∞5k4k+3k\displaystyle \sum_{n=1}^\infty \frac{5^k}{4^k+3^k} 이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.

영어 원문 보기

Determine, with explanation, whether the series ∑n=1∞5k4k+3k\displaystyle \sum_{n=1}^\infty \frac{5^k}{4^k+3^k} converges or diverges.

정답·풀이 보기

이 문제는 2014년 기말고사에 그대로 출제되었다. 이 급수의 nthn^{\rm th} 항이 an=5k4k+3ka_n=\frac{5^k}{4^k+3^k} 이고 nn 에 의존하지 않음에 주목하자! 가능성은 두 가지이다. 의도한 것이었거나(그렇다면 출제자가 특히 짓궂었던 것이다) 오타여서 원래 의도는 an=5n4n+3na_n=\frac{5^n}{4^n+3^n} 이었을 것이다. 두 경우 모두 극한

lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞5k4k+3k=5k4k+3k≠0lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞5n4n+3n=lim⁡n→∞(5/4)n1+(3/4)n=+∞≠0\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} a_n &=\lim_{n\to\infty} \frac{5^k}{4^k+3^k} = \frac{5^k}{4^k+3^k} \neq 0 \\ \lim_{n\to\infty} a_n &=\lim_{n\to\infty} \frac{5^n}{4^n+3^n} =\lim_{n\to\infty} \frac{(5/4)^n}{1+(3/4)^n} = +\infty \neq 0 \\ \end{aligned}

이 0이 아니므로, 발산판정법에 의해 이 급수는 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

This precise question was asked on a 2014 final exam. Note that the nthn^{\rm th} term in the series is an=5k4k+3ka_n=\frac{5^k}{4^k+3^k} and does not depend on nn! There are two possibilities. Either this was intentional (and the instructor was being particularly nasty) or it was a typo and the intention was to have an=5n4n+3na_n=\frac{5^n}{4^n+3^n}. In both cases, the limit

lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞5k4k+3k=5k4k+3k≠0lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞5n4n+3n=lim⁡n→∞(5/4)n1+(3/4)n=+∞≠0\begin{aligned} \lim_{n\to\infty} a_n &=\lim_{n\to\infty} \frac{5^k}{4^k+3^k} = \frac{5^k}{4^k+3^k} \neq 0 \\ \lim_{n\to\infty} a_n &=\lim_{n\to\infty} \frac{5^n}{4^n+3^n} =\lim_{n\to\infty} \frac{(5/4)^n}{1+(3/4)^n} = +\infty \neq 0 \\ \end{aligned}

is nonzero, so the series diverges by the divergence test.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 37번
# 비교 판정법계산보통자동 분류
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78.CLP-2 · 3.3절 · 19번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. ∑k=1∞1kk+1\displaystyle\sum_{k=1}^\infty\frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}}

영어 원문 보기

Does the following series converge or diverge? ∑k=1∞1kk+1\displaystyle\sum_{k=1}^\infty\frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}}

정답·풀이 보기

이 급수의 항은 0에 가까워지므로 발산판정법을 쓸 수 없다.

수렴 여부를 추측하기 위해 다음과 같이 한다. ∑1kk+1=∑1k2+k≈∑1k2=∑1k\sum \frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}}=\sum\frac{1}{\sqrt{k^2+k}} \approx \sum\frac{1}{\sqrt{k^2}}=\sum\frac{1}{k}이 급수가 조화급수와 비슷하게 행동한다고 추측할 수 있고, 조화급수는 발산한다(pp-판정법이나 적분판정법으로 보일 수 있다). 따라서 이 급수도 발산한다고 추측한다. 그러나 이 급수를 조화급수와 직접 비교하여 발산함을 보이려면 이 급수의 항이 조화급수의 항보다 커야 하는데, 그렇지 않다. 그러므로 극한비교판정법을 쓴다.

1k1k2+k=k2+kk=k2+kk2=k2+kk2=1+1k, 이므로lim⁡k→∞1k1k2+k=lim⁡k→∞1+1k=1\begin{aligned} \frac{\frac{1}{k}}{\frac{1}{\sqrt{k^2+k}}}&=\frac{\sqrt{k^2+k}}{k}=\frac{\sqrt{k^2+k}}{\sqrt{k^2}}= \sqrt{\frac{k^2+k}{k^2}}=\sqrt{1+\frac{1}{k}},\text{ 이므로}\\ \lim_{k \rightarrow \infty}\frac{\frac{1}{k}}{\frac{1}{\sqrt{k^2+k}}}&=\lim_{k \rightarrow \infty}\sqrt{1+\frac{1}{k}}=1 \end{aligned}

1은 0보다 큰 실수이므로, 극한비교판정법에 의해 ∑1kk+1\sum \frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}} 은 ∑1k\sum \frac{1}{k} 과 마찬가지로 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

The terms of the series tend to 0, so we can't use the divergence test.

To generate a guess about its convergence, we do the following: ∑1kk+1=∑1k2+k≈∑1k2=∑1k\sum \frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}}=\sum\frac{1}{\sqrt{k^2+k}} \approx \sum\frac{1}{\sqrt{k^2}}=\sum\frac{1}{k}We guess that our series behaves like the harmonic series, and the harmonic series diverges (which can be demonstrated by pp-test or integral test). So, we guess that our series diverges. However, in order to directly compare our series to the harmonic series and show our series diverges, our terms would have to be bigger than the terms in the harmonic series, and this is not the case. So, we use limit comparison.

1k1k2+k=k2+kk=k2+kk2=k2+kk2=1+1k, solim⁡k→∞1k1k2+k=lim⁡k→∞1+1k=1\begin{aligned} \frac{\frac{1}{k}}{\frac{1}{\sqrt{k^2+k}}}&=\frac{\sqrt{k^2+k}}{k}=\frac{\sqrt{k^2+k}}{\sqrt{k^2}}= \sqrt{\frac{k^2+k}{k^2}}=\sqrt{1+\frac{1}{k}},\text{ so}\\ \lim_{k \rightarrow \infty}\frac{\frac{1}{k}}{\frac{1}{\sqrt{k^2+k}}}&=\lim_{k \rightarrow \infty}\sqrt{1+\frac{1}{k}}=1 \end{aligned}

Since 1 is a real number greater than 0, by the Limit Comparison Test, ∑1kk+1\sum \frac{1}{\sqrt{k}\sqrt{k+1}} diverges, like ∑1k\sum \frac{1}{k}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 35번
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79.CLP-2 · 3.3절 · 22번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. ∑n=7∞sin⁡(πn)\displaystyle\sum_{n=7}^\infty \sin(\pi n)

영어 원문 보기

Does the following series converge or diverge? ∑n=7∞sin⁡(πn)\displaystyle\sum_{n=7}^\infty \sin(\pi n)

정답·풀이 보기

임의의 정수 nn 에 대해 sin⁡(πn)=0\sin(\pi n)=0 이므로 ∑sin⁡(πn)=∑0=0\sum \sin(\pi n)=\sum 0 = 0 이다. 따라서 이 급수는 수렴한다.

원본 교재 풀이(영어)

For any integer nn, sin⁡(πn)=0\sin(\pi n)=0, so ∑sin⁡(πn)=∑0=0\sum \sin(\pi n)=\sum 0 = 0. So, this series converges.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 39번
# 비교 판정법계산보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
80.CLP-2 · 3.3절 · 23번대학 수준우리말 번역

다음 급수는 수렴하는지 발산하는지 판단하세요. ∑n=7∞cos⁡(πn)\displaystyle\sum_{n=7}^\infty\cos(\pi n)

영어 원문 보기

Does the following series converge or diverge? ∑n=7∞cos⁡(πn)\displaystyle\sum_{n=7}^\infty\cos(\pi n)

정답·풀이 보기

임의의 정수 nn 에 대해 cos⁡(πn)=±1\cos(\pi n)=\pm 1 이므로 lim⁡n→∞cos⁡(πn)≠0\lim\limits_{n \rightarrow \infty}\cos(\pi n) \neq 0 이다.

발산 판정법에 의해 이 급수는 발산한다.

원본 교재 풀이(영어)

For any integer nn, cos⁡(πn)=±1\cos(\pi n)=\pm 1, so lim⁡n→∞cos⁡(πn)≠0\lim\limits_{n \rightarrow \infty}\cos(\pi n) \neq 0.

By the divergence test, this series diverges.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 3.3절 · 22번
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