此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授。

PDF格式教材下载 Sequences and Series

本系列学习笔记PDF下载(Academia.edu) MOOCULUS-2 Solution

Summary

  • If $$\sum_{n=1}^\infty |a_n|$$ converges (i.e. absolutely convergent), then $$\sum_{n=1}^\infty a_n$$ converges (i.e. conditionally convergent).
  • Suppose that $(a_n)$ is a decreasing sequence of positive numbers and $$\lim_{n\to\infty}a_n=0$$ Then the alternating series $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1} a_n$$ converges.
  • For an alternating series $$s_n=\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^n\cdot a_n$$ the test steps:
    • If $$\lim_{n\to\infty}a_n\neq0$$ then it diverges;
    • If $$\lim_{n\to\infty}a_n=0$$ and $a_n$ converges, then it absolutely converges;
    • If $$\lim_{n\to\infty}a_n=0$$ and $a_n$ diverges, then it conditionally converges.

Exercises 4.1

Determine whether each series converges absolutely, converges conditionally, or diverges.

1. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}{1\over 2n^2+3n+5}$$ Solution: $$\sum_{n=1}^{\infty}|a_n|=\sum_{n=1}^{\infty}{1\over 2n^2+3n+5} < \sum_{n=1}^{\infty}{1\over 2n^2}\to\text{converge}$$ Thus it converges absolutely.

2. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}{3n^2+4\over 2n^2+3n+5}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}|a_n|=\lim_{n\to\infty}{3n^2+4 \over 2n^2+3n+5}={3\over2}\neq0$$ Thus it diverges.

3. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1}{\ln n\over n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{\ln n\over n}=0$$ and $${\ln n\over n} > {1\over n}\to\text{diverge}$$ Thus it converges conditionally.

4. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1} {\ln n\over n^3}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{\ln n\over n^3}=0$$ and $${\ln n\over n^3} < {n\over n^3}={1\over n^2}\to\text{converge}$$ Thus it converges absolutely.

5. $$\sum_{n=2}^\infty (-1)^n{1\over \ln n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{1\over\ln n}=0$$ and $${1\over\ln n} > {1\over n}\to\text{diverge}$$ Thus it converges conditionally.

6. $$\sum_{n=0}^\infty (-1)^{n} {3^n\over 2^n+5^n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{3^n\over 2^n+5^n}=0$$ and $$\lim_{n\to\infty}a_{n+1}/a_n=\lim_{n\to\infty}{3^{n+1}\over 2^{n+1}+5^{n+1}}\cdot{2^n+5^n\over 3^n}$$ $$=\lim_{n\to\infty}{3\cdot(2^n+5^n)\over 2^{n+1}+5^{n+1}}={3\over5} < 1$$ Thus it converges absolutely.

7. $$\sum_{n=0}^\infty (-1)^{n} {3^n\over 2^n+3^n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{3^n\over 2^n+3^n}=1\neq0$$ Thus it diverges.

8. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n-1} {\arctan n\over n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{\arctan n\over n}=\lim_{n\to\infty}{1\over 1+n^2}=0$$ and $${\arctan n\over n} > {1\over n}\to\text{diverge}$$ Thus it converges conditionally.

Exercises 4.2

Determine whether the following series converge or diverge.

1. $$\sum_{n=1}^\infty {(-1)^{n+1}\over 2n+5}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{1\over 2n+5}=0$$ Thus it converges.

2. $$\sum_{n=4}^\infty {(-1)^{n+1}\over \sqrt{n-3}}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{1\over \sqrt{n-3}}=0$$ Thus it converges.

3. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}{n\over 3n-2}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{n\over 3n-2}={1\over3}\neq0$$ Thus it diverges.

4. $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}{\ln n\over n}$$ Solution: $$\lim_{n\to\infty}{\ln n\over n}=0$$ Thus it converges.

5. Approximate $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}{1\over n^3}$$ to two decimal places.Solution: $$\int_{N}^{\infty}{1\over x^3}dx= -{1\over2}\cdot{1\over x^2}\Big|_{N}^{\infty}= {1\over2}\cdot{1\over N^2} < {1\over100}\Rightarrow N \geq 8$$ Adding up the first 8 terms and the result is $0.9007447\doteq0.90$.

6. Approximate $$\sum_{n=1}^\infty (-1)^{n+1}{1\over n^4}$$ to two decimal places.Solution: $$\int_{N}^{\infty}{1\over x ^4}dx=-{1\over3}\cdot{1\over x^3}\Big|_{N}^{\infty}={1\over3}\cdot{1\over N^3} < {1\over100}\Rightarrow N\geq4$$ Adding up the first 4 term and the result is $0.9459394\doteq0.95$.

Additional Exercises

1. Suppose $$\sum_{n=1}^{\infty}|a_n|$$ converges, what about $$\sum_{n=1}^{\infty}a_n$$ Solution: $$\sum_{n=1}^{\infty}|a_n|\ \text{converges}$$ $$\Rightarrow\sum_{n=1}^{\infty}2\cdot|a_n|\ \text{converges}$$ We have $$0\leq a_n+|a_n|\leq2\cdot|a_n|$$ By comparison test, $$\sum_{n=1}^{\infty}(a_n+|a_n|)$$ converges. And $$\sum_{n=1}^{\infty}(a_n+|a_n|)-\sum_{n=1}^{\infty}|a_n|=\sum_{n=1}^{\infty}a_n$$ converges.

This exercise shows that "Absolutely converge implies converge".

2. $$\sum_{j=5}^{\infty}{2j^2+j+2 \over 3j^5+j^4+5j^3+6}$$ converge or diverge?

Solution: $${2j^2+j+2 \over 3j^5+j^4+5j^3+6} < {3i^2\over3j^5}={1\over j^3}\to\text{converge}$$ By $p$-series test and comparison test, it converges.

3. $$\sum_{n=2}^{\infty}{6\cdot(-1)^n \over 7n^{0.52}}$$ converge or diverge?

Solution: $$\lim_{n\to\infty}{6\over 7n^{0.52}}=0$$ and $${6\over 7n^{0.52}} > {1\over 7n^{0.52}}\to\text{diverge}$$ Thus it converges conditionally.

4. $$\sum_{n=7}^{\infty}{4\cdot(-1)^{n+1}\over n^2+3n+5}$$ converge or diverge?

Solution: $$\lim_{n\to\infty}{4\over n^2+3n+5}=0$$ and $${4\over n^2+3n+5} < {4\over n^2}\to\text{converge}$$ Thus it converges absolutely.

MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 4. Alternating series的更多相关文章

  1. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 7. Taylor series

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  2. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 6. Power series

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  3. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 Review and Final

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  4. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 5. Another comparison test

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  5. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 3. Convergence tests

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  6. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 2. Series

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  7. MOOCULUS微积分-2: 数列与级数学习笔记 1. Sequences

    此课程(MOOCULUS-2 "Sequences and Series")由Ohio State University于2014年在Coursera平台讲授. PDF格式教材下载 ...

  8. python学习笔记—DataFrame和Series的排序

    更多大数据分析.建模等内容请关注公众号<bigdatamodeling> ################################### 排序 ################## ...

  9. 《Java学习笔记(第8版)》学习指导

    <Java学习笔记(第8版)>学习指导 目录 图书简况 学习指导 第一章 Java平台概论 第二章 从JDK到IDE 第三章 基础语法 第四章 认识对象 第五章 对象封装 第六章 继承与多 ...

随机推荐

  1. 直流调速系统Modelica基本模型

    为了便于在OpenModelica进行仿真,形成一个完整的仿真模型,没有使用第三方的库,参照了DrModelica的例程,按照Modelica库的开源模型定义了所用的基本元件模型. 首先给出一些基本类 ...

  2. 数据字典生成工具之旅(7):NVelocity实现代码生成器

    这个系统好久没有更新了,人也慢慢变懒了,从现在开始每个月至少写三篇文章,欢迎大家监督.对了预告一下,该系列完成以后将为大家带来WebApp开发系列篇,敬请期待.先上几张图,放在文章最后面欢迎预览! 本 ...

  3. 读懂IL代码就这么简单 (一)

    一前言 感谢 @冰麟轻武 指出文章的错误之处,现已更正 对于IL代码没了解之前总感觉很神奇,初一看完全不知所云,只听高手们说,了解IL代码你能更加清楚的知道你的代码是如何运行相互调用的,此言一出不明觉 ...

  4. php缓存技术(减少数据库服务器压力)

    静态缓存(保存在磁盘上的静态文件,用PHP生成数据放入静态文件中) a)  php操作缓存 i.  生成缓存 ii.  获取缓存 iii. 删除缓存 判断目录是否存在:is_dir() dirname ...

  5. Sentinel-Redis高可用方案(二):主从切换

    Redis 2.8版开始正式提供名为Sentinel的主从切换方案,Sentinel用于管理多个Redis服务器实例,主要负责三个方面的任务:     1. 监控(Monitoring): Senti ...

  6. HTML5之CSS3 3D transform 剖析式学习之一

    最近坐地铁发现“亚洲动物基金”在地铁上做了很多公益广告,比较吸引人的是一个月熊的广告.做的很可爱.回去就搜了一下,发现这个网站是HTML5做的,非常炫. 所以想学习一下,方法就是传统的学习办法,模仿. ...

  7. 重拾Blog

    上个月是我入职现在的公司三周年的月份,所以又续订了五年的合同,最近有一些思考,也不知道这个五年能否还会一直在这个公司工作. 一切随缘吧. 闲适有毒,忙碌的时光总是过的很快,自从加入这个公司以来,日常的 ...

  8. crontab 定时任务

    1 linux 系统需要安装crontab ;yum install vixie-cron crontabs 2 编写shell 脚本, save_dir=/var/local/mysqlbak/Ne ...

  9. 【Python】 [基础] 条件判断 与 循环 与dict和set

    # 条件判断 elif:  else if 的作用 注意: : [冒号]BMI =w/(h*h) if BMI<15:    print('较轻')elif BMI<25:    prin ...

  10. 搭建企业内部yum仓库(centos6+centos7+epel源)

    搭建自己的yum仓库,将自己制作好的rpm包,添加到自己的yum源中. yum仓库服务端配置如下 : 1. 创建yum仓库目录 mkdir -p /data/yum_data/cd /data/yum ...