2025年 · 一-8
8.下列级数发散的是 。
A$\displaystyle{\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{1+n^{3}}}}$
B$\displaystyle{\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n-1}}{n}}$
C$\displaystyle{\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sin n}{n^{2}}}$
D$\displaystyle{\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{\ln n}}$
选择题 ★★中等
分析选项A
选项A的级数为 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{1+n^{3}}}$。考虑比较判别法,与 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{3/2}}$ 比较。由于 $\frac{1}{\sqrt{1+n^{3}}} \leq \frac{1}{n^{3/2}}$,而 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{3/2}}$ 是收敛的p级数(p=3/2>1),因此选项A的级数收敛。
分析选项B
选项B的级数为 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n-1}}{n}$。这是一个交错级数,满足莱布尼茨判别法的条件:$\frac{1}{n}$ 单调递减且趋于0,因此该级数收敛。
分析选项C
选项C的级数为 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{\sin n}{n^{2}}$。由于 $|\sin n| \leq 1$,因此 $\left|\frac{\sin n}{n^{2}}\right| \leq \frac{1}{n^{2}}$。而 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^{2}}$ 是收敛的p级数(p=2>1),因此选项C的级数绝对收敛,从而收敛。
分析选项D
选项D的级数为 $\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{\ln n}$。考虑比较判别法,与 $\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{n}$ 比较。由于 $\ln n < n$,因此 $\frac{1}{\ln n} > \frac{1}{n}$。而 $\sum_{n=2}^{\infty} \frac{1}{n}$ 是发散的调和级数,因此选项D的级数发散。
总结选项A-D
综上所述,选项A、B、C的级数都收敛,只有选项D的级数发散。因此正确答案是D。
分析积分次序交换
原积分为 $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} y \int_{y}^{1} f(x, y) \mathrm{d} x$。积分区域为 $0 \leq y \leq 1$,$y \leq x \leq 1$。交换积分次序后,x的范围是0到1,对于每个x,y的范围是0到x。因此交换后的积分为 $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{0}^{x} f(x, y) \mathrm{d} y$。
匹配选项
对比选项,C选项 $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{0}^{x} f(x, y) \mathrm{d} y$ 与交换后的积分一致,因此正确答案是C。