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一类级数敛散性的判定问题

IT圈 admin 29浏览 0评论

2024年5月5日发(作者:巫马杰)

第31卷 

第l期 

2011矩 

高师理科学刊 

Journ ̄of Science of Teachers College and University 

Vo1.3l No.1 

1月 

Jan.20ll 

文章编号:1007—983 1(201 1)O1~0032—04 

类级数敛散性的判定问题 

顾先明,彭浩,宋泽成 

(唐山师范学院数学与信 科学系.河北唐山063000) 

摘要:通过建立一组离散型不等式( [ ]P (击 和( 

[ 『>( 讨论了 薹[ 啦其由它衍蜊 型级数 

的敛散性问题,并给出了一些相应的实际应用. 

关键词:级数;不等式;敛散性 

中图分类号:0172 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1007—9831.2011.O1.010 

The decision problem on the convergence and divergence of a class of series 

GU Xian—ming,PENG Hao,SONG Ze-cheng 

(Department of Mathematics and hfformation Science,Tangshan Teachers College,Tangshan 063000,China) 

址~:~sse eaecision em… …ersen… …e ass 薹[% ∈ 

R)and its derivatives by establishing a group of discrete ine mies( [ 『<( 。, 

>f 『>( cav……一 …ication. 

ana 

Key words:series;inequality;convergence and divergence 

对于比较常见的级数薹[ ]P(p∈R)的敛散性问题,文献【1—3]应用拉贝(Raabe)判别法给出 

了P=1,2,3时,级数敛散性结果,但都未对该级数当P∈R时的敛散性作进一步讨论.而且采用拉贝 

(Raabe)判别法讨论这类问题势必会十分不便,无法达到预期目的.本文应用初等数学的知识构建了一组 

离散型不等式,并基于该组不等式建立此类级数(及其衍生的级数类型)的敛散性问题的快速审敛原则. 

受到文献[4]00例2的证题方法的启发,可以得到定理1. 

定理 对于任意自然数 ,都有( [ 卜[去 > ( [ 『> 

收稿日期 

2O1O—O6—1O 

基金项目 

河北省唐山师范学院大学生科技创新科技立项项目 

作者简介 

顾先明(1989-),男,安徽寿县人,在读本科生.E-mail:guxianming@yahoo.cn 

通讯作者 

宋泽成(1964一),男,河北唐LIJ人,副教授,从事函数论研究.E-mail:songzc@163.COIn 

第1期 顾先明

等:一类级数敛散性的判定问题 33 

[ 

证明由于 持 ‘ 2n-1,于舸槠 :嚣 . 2n-1 然而 

1 3 5 2n+l 

-f ̄--2n+2 +

2n +1

[2n

+2-一 

2n

/ 4n2+4n+l->l… , 

是 单调 敝 批一 丽 2n-1. ≥ 1

所以 

1 3 5 2n一1 1 

一…一…。2 4 6 ——2 了 2n 一’、 \(1 j) 

再桃数帅 … 而琊么 = 

…2 4 ●●

二-

●●-

 

————2n 2—・— —~

・ 2

 2.

n+

n+1

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”…

… , 

 

 

2n

. … 

。 

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<1,所以Y川<)' (,z 1),即{ )是一个单调递减数列

于是 

1 

y ・ = 

・ 

. 

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… 

 .

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≤ 1

’所以 

所以

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骀 1

喊贿 ≥

)赋(2) 

 『>

≤ 

( .

去.

 

 

。 u有( P< V(2n酬-1)!!!『1 <(; 

证毕 

葑翩l,始 怯秕 捌法朋越级数薹[ ]P 啪快龄 

~ 2时,级数 2时

级数 是发 

理- 

证明 (1)当p>2t

[ ] 

l ̄,,由P一级数判别法可知

从而蚍 臌 级

。 

级数薹(

 =

 

耋㈦ 是

] 是收敛的 

收触 

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(2) < 由p一级 撇讯级数薹 =薹 是发黼由定理- 

…蚍…一,级数薹 黼 

< 脓 知’[ 『>( …肺 …, 

薹j 7 是发 . 

高师理科学刊 第3I卷 

 ̄p=O n u薹l j 显然是发 

讨论由级数茎[ ∈R)触的一些其它类型的戮如 [ 

) 

(p∈R)和级数 

n=l

广lI 的 陡 

艘3 毗级数 [ 受批 。时,级数 [ ] 是 

证明当p>。时, ( ] = (去] =。,由极限两边夹定理可知, [ 1 :。.因 

为 寄l  ( 

(2n)!!J 

臌判别洳知,Np>0时,级数 

n=l

~ _[ 

广 l 殳 

……… 

l[ 『≠0, 

跸 

lim @1)"-1[ 

毗 l fI 是发 

毗好

卜 

例1求幂级数薹 的收敛半径与收敛区域. 

Nx=4时,薹 4 =薹 显然发散. 

 ̄x=-4时,茎 c = 

数耋 ( = ) 

故所求的收敛区域为(_4,4). 

,由于 l(_1) 

是发散的. 

,所以级 

对于级数薹i 『,(,z)(p∈R)的情况,由于,( )的形成比较复杂多变,不容易具体给出其审敛 

讨论级 

n=l 

‘ 

的 性. 

解由于 ≤ 1

所以 , 1≤

而1 赤 为善赤是收 

敛的所 

n=l 

・ 

是收 

第1期 顾先明,等:一类级数敛散性的判定问题 35 

参考文献: 

…华东师范大学数学系.数学分析(下册)【M J.3版.北京:高等敏育出版社,2001:15 

林源渠.数学分析【MI.北京:高等教育出版社,1986:132 

『3吴良森.数学分析学习指导书(下册)【3lMJ.北京:高等教育出版社,2006:20 

I4J曾小平.借助函数单调性证明数列型不等式【JJ.中学生数学,2002(215):16 

l5张筑生.数学分析新讲(第1册)【5】M】.北京:北京大学出版社,1990:86 

【6l陈纪修.数学分析(下册)I MJ.北京:高等教育出版社,2004:22 

消除伏安法测电阻中系统误差的方法 

吴来初 

在中学物理教学中,伏安法测电阻是个重要的课题,实验误差的分析及如何减少误差更是重点和难点.实验误差有偶然 

误差和系统误差.系统误差是由实验原理的缺陷、仪器本身的误差、环境因素的影响等引起的.对于一定的实验,采用特定 

的实验原理和测量仪器的条件下,测量结果偏大或偏小几率与测量次数无关,不能采用平均值的方法修 

正,而只能从理论计算式中加以修正,或与标准仪器比较等方法加以修正. 

1“替代法”测电阻 

替代法就是用一个已知阻值的电阻替代待测电阻,替代品首选电阻箱,实验原理见图1(R 为待测 

电阻,R为电阻箱, 为保护电阻l 

将开关S置于上端,记下电流表的示数,;再将S置于下端,调节电阻箱R,使电流表示数与上次相 

同.则电阻箱的示数即为R 的值.此方法存在的问题是:电阻箱的阻值变化不是连续的,区分度一般为 

O.1 Q,影响测量精度,但此实验测量电阻时没有系统误差. 

2 “相消法”测电阻 

相消法就是将2次测量中电流表内阻消去,达到消除系统误差的目的.测量原理见图2.(1)闭合电 

键S ,将电键s 接2,调节滑动变阻器R 和r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表 图2 

的示数UI,,】.(2)保持滑动变阻器RP的值不变,调节r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表的示数 

U2,,2. 

第1次测量:RP+RA+R =Ul/i1;第2次测量:RP+尺A=U2/i2,计算被测电阻R 为:R =Ul/i1一U:/i2.可以 

看出,在相减时把(RP+ A)消掉,,的值可以调节,使电压表读数尽量接近量程,这样读数的相对误差较小. 

3 “电桥法”测电阻 

图3的电路称为惠斯通电桥,若接在C,D间“桥路”上的电流计读数为零,叫做电桥平衡.由于ICD=0,说明 c= , 

且通过电阻R】的电流与通过电阻R2的电流相同为 1,通过电阻凡的电流与通过电阻R4的电流相同为 2,则有 

U (、=,lRl=,2R3=u D,UcB=IiR2=12R4=UDB,2式相比有Rl/R:=R3/R4. 

惠斯通电桥可用来测电阻:若R1为待测电阻R ,R,为一标准电阻,阻值为R0, 

R ,R 为2段粗细均匀的同种电阻丝(见图4),调节D点的位置至无电流通过G表, 

若此时R 的长度为L1,R4的长度为L2,则待测电阻R =( /L2)Ro. 

4“定值电阻分压法”测电阻 

此方法的好处也是没有系统误差,并且不要用电压、电流的值来计算电阻. 

图5中,V-是待测内阻的电压表, 

此方法的好处也是没有系统误差. 

5 “V—A—A法”测电阻 

是电阻箱,V:是另一只电压表.实验时读出电阻箱的示数 , 

垒 国 

萤 『睁 } 

图3 

读出电压表V ,V2的对应示数Ut,U2.根据串联电路电压和电阻成正比,可得R --[Ul/(u2一U1)】R0. 

如果改进实验电路,使电压表和电流表的示数都是电阻的实际 图6 图7 图8 

值(见图8).实验时先断开s,调节尺o,使A 的读数为A 读数的2倍,则, =,2,所以R =Ro+ .然后闭合s,读出V 

与 的读数,用欧姆定律求得待测电阻为R =u/1 =u//2,式中:U,,都是真实值,测量结果没有系统误差. 

(作者单位:湖南省娄底市立珊中学,湖南娄底417124) 

2024年5月5日发(作者:巫马杰)

第31卷 

第l期 

2011矩 

高师理科学刊 

Journ ̄of Science of Teachers College and University 

Vo1.3l No.1 

1月 

Jan.20ll 

文章编号:1007—983 1(201 1)O1~0032—04 

类级数敛散性的判定问题 

顾先明,彭浩,宋泽成 

(唐山师范学院数学与信 科学系.河北唐山063000) 

摘要:通过建立一组离散型不等式( [ ]P (击 和( 

[ 『>( 讨论了 薹[ 啦其由它衍蜊 型级数 

的敛散性问题,并给出了一些相应的实际应用. 

关键词:级数;不等式;敛散性 

中图分类号:0172 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1007—9831.2011.O1.010 

The decision problem on the convergence and divergence of a class of series 

GU Xian—ming,PENG Hao,SONG Ze-cheng 

(Department of Mathematics and hfformation Science,Tangshan Teachers College,Tangshan 063000,China) 

址~:~sse eaecision em… …ersen… …e ass 薹[% ∈ 

R)and its derivatives by establishing a group of discrete ine mies( [ 『<( 。, 

>f 『>( cav……一 …ication. 

ana 

Key words:series;inequality;convergence and divergence 

对于比较常见的级数薹[ ]P(p∈R)的敛散性问题,文献【1—3]应用拉贝(Raabe)判别法给出 

了P=1,2,3时,级数敛散性结果,但都未对该级数当P∈R时的敛散性作进一步讨论.而且采用拉贝 

(Raabe)判别法讨论这类问题势必会十分不便,无法达到预期目的.本文应用初等数学的知识构建了一组 

离散型不等式,并基于该组不等式建立此类级数(及其衍生的级数类型)的敛散性问题的快速审敛原则. 

受到文献[4]00例2的证题方法的启发,可以得到定理1. 

定理 对于任意自然数 ,都有( [ 卜[去 > ( [ 『> 

收稿日期 

2O1O—O6—1O 

基金项目 

河北省唐山师范学院大学生科技创新科技立项项目 

作者简介 

顾先明(1989-),男,安徽寿县人,在读本科生.E-mail:guxianming@yahoo.cn 

通讯作者 

宋泽成(1964一),男,河北唐LIJ人,副教授,从事函数论研究.E-mail:songzc@163.COIn 

第1期 顾先明

等:一类级数敛散性的判定问题 33 

[ 

证明由于 持 ‘ 2n-1,于舸槠 :嚣 . 2n-1 然而 

1 3 5 2n+l 

-f ̄--2n+2 +

2n +1

[2n

+2-一 

2n

/ 4n2+4n+l->l… , 

是 单调 敝 批一 丽 2n-1. ≥ 1

所以 

1 3 5 2n一1 1 

一…一…。2 4 6 ——2 了 2n 一’、 \(1 j) 

再桃数帅 … 而琊么 = 

…2 4 ●●

二-

●●-

 

————2n 2—・— —~

・ 2

 2.

n+

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.厕.

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2n

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2 4 2n …一 

<1,所以Y川<)' (,z 1),即{ )是一个单调递减数列

于是 

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1 3 5 2n—.1 1 1 

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骀 1

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。 u有( P< V(2n酬-1)!!!『1 <(; 

证毕 

葑翩l,始 怯秕 捌法朋越级数薹[ ]P 啪快龄 

~ 2时,级数 2时

级数 是发 

理- 

证明 (1)当p>2t

[ ] 

l ̄,,由P一级数判别法可知

从而蚍 臌 级

。 

级数薹(

 =

 

耋㈦ 是

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收触 

由定 

(2) < 由p一级 撇讯级数薹 =薹 是发黼由定理- 

…蚍…一,级数薹 黼 

< 脓 知’[ 『>( …肺 …, 

薹j 7 是发 . 

高师理科学刊 第3I卷 

 ̄p=O n u薹l j 显然是发 

讨论由级数茎[ ∈R)触的一些其它类型的戮如 [ 

) 

(p∈R)和级数 

n=l

广lI 的 陡 

艘3 毗级数 [ 受批 。时,级数 [ ] 是 

证明当p>。时, ( ] = (去] =。,由极限两边夹定理可知, [ 1 :。.因 

为 寄l  ( 

(2n)!!J 

臌判别洳知,Np>0时,级数 

n=l

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广 l 殳 

……… 

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跸 

lim @1)"-1[ 

毗 l fI 是发 

毗好

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例1求幂级数薹 的收敛半径与收敛区域. 

Nx=4时,薹 4 =薹 显然发散. 

 ̄x=-4时,茎 c = 

数耋 ( = ) 

故所求的收敛区域为(_4,4). 

,由于 l(_1) 

是发散的. 

,所以级 

对于级数薹i 『,(,z)(p∈R)的情况,由于,( )的形成比较复杂多变,不容易具体给出其审敛 

讨论级 

n=l 

‘ 

的 性. 

解由于 ≤ 1

所以 , 1≤

而1 赤 为善赤是收 

敛的所 

n=l 

・ 

是收 

第1期 顾先明,等:一类级数敛散性的判定问题 35 

参考文献: 

…华东师范大学数学系.数学分析(下册)【M J.3版.北京:高等敏育出版社,2001:15 

林源渠.数学分析【MI.北京:高等教育出版社,1986:132 

『3吴良森.数学分析学习指导书(下册)【3lMJ.北京:高等教育出版社,2006:20 

I4J曾小平.借助函数单调性证明数列型不等式【JJ.中学生数学,2002(215):16 

l5张筑生.数学分析新讲(第1册)【5】M】.北京:北京大学出版社,1990:86 

【6l陈纪修.数学分析(下册)I MJ.北京:高等教育出版社,2004:22 

消除伏安法测电阻中系统误差的方法 

吴来初 

在中学物理教学中,伏安法测电阻是个重要的课题,实验误差的分析及如何减少误差更是重点和难点.实验误差有偶然 

误差和系统误差.系统误差是由实验原理的缺陷、仪器本身的误差、环境因素的影响等引起的.对于一定的实验,采用特定 

的实验原理和测量仪器的条件下,测量结果偏大或偏小几率与测量次数无关,不能采用平均值的方法修 

正,而只能从理论计算式中加以修正,或与标准仪器比较等方法加以修正. 

1“替代法”测电阻 

替代法就是用一个已知阻值的电阻替代待测电阻,替代品首选电阻箱,实验原理见图1(R 为待测 

电阻,R为电阻箱, 为保护电阻l 

将开关S置于上端,记下电流表的示数,;再将S置于下端,调节电阻箱R,使电流表示数与上次相 

同.则电阻箱的示数即为R 的值.此方法存在的问题是:电阻箱的阻值变化不是连续的,区分度一般为 

O.1 Q,影响测量精度,但此实验测量电阻时没有系统误差. 

2 “相消法”测电阻 

相消法就是将2次测量中电流表内阻消去,达到消除系统误差的目的.测量原理见图2.(1)闭合电 

键S ,将电键s 接2,调节滑动变阻器R 和r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表 图2 

的示数UI,,】.(2)保持滑动变阻器RP的值不变,调节r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表的示数 

U2,,2. 

第1次测量:RP+RA+R =Ul/i1;第2次测量:RP+尺A=U2/i2,计算被测电阻R 为:R =Ul/i1一U:/i2.可以 

看出,在相减时把(RP+ A)消掉,,的值可以调节,使电压表读数尽量接近量程,这样读数的相对误差较小. 

3 “电桥法”测电阻 

图3的电路称为惠斯通电桥,若接在C,D间“桥路”上的电流计读数为零,叫做电桥平衡.由于ICD=0,说明 c= , 

且通过电阻R】的电流与通过电阻R2的电流相同为 1,通过电阻凡的电流与通过电阻R4的电流相同为 2,则有 

U (、=,lRl=,2R3=u D,UcB=IiR2=12R4=UDB,2式相比有Rl/R:=R3/R4. 

惠斯通电桥可用来测电阻:若R1为待测电阻R ,R,为一标准电阻,阻值为R0, 

R ,R 为2段粗细均匀的同种电阻丝(见图4),调节D点的位置至无电流通过G表, 

若此时R 的长度为L1,R4的长度为L2,则待测电阻R =( /L2)Ro. 

4“定值电阻分压法”测电阻 

此方法的好处也是没有系统误差,并且不要用电压、电流的值来计算电阻. 

图5中,V-是待测内阻的电压表, 

此方法的好处也是没有系统误差. 

5 “V—A—A法”测电阻 

是电阻箱,V:是另一只电压表.实验时读出电阻箱的示数 , 

垒 国 

萤 『睁 } 

图3 

读出电压表V ,V2的对应示数Ut,U2.根据串联电路电压和电阻成正比,可得R --[Ul/(u2一U1)】R0. 

如果改进实验电路,使电压表和电流表的示数都是电阻的实际 图6 图7 图8 

值(见图8).实验时先断开s,调节尺o,使A 的读数为A 读数的2倍,则, =,2,所以R =Ro+ .然后闭合s,读出V 

与 的读数,用欧姆定律求得待测电阻为R =u/1 =u//2,式中:U,,都是真实值,测量结果没有系统误差. 

(作者单位:湖南省娄底市立珊中学,湖南娄底417124) 

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