第51题
判定级数 $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}\left(\frac{\sin na}{n^2}-\frac{1}{\sqrt{n}}\right)$ 的收敛性。
答案
发散
比较判别法 p-级数 绝对收敛 级数的线性运算性质

📋 解题步骤

1
判断第一个级数的收敛性
考虑 $\sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{\sin na}{n^2}$。因为 $\left|\dfrac{\sin na}{n^2}\right| \le \dfrac{1}{n^2}$,而 $p$级数 $\sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{1}{n^2}$ 收敛,故由比较判别法知 $\sum_{n=1}^{\infty}\left|\dfrac{\sin na}{n^2}\right|$ 收敛,从而 $\sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{\sin na}{n^2}$ 绝对收敛(也就是收敛)。
2
判断第二个级数的收敛性
考虑 $\sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{1}{\sqrt{n}} = \sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{1}{n^{1/2}}$。这是 $p=\dfrac{1}{2}<1$ 的 $p$级数,故该级数发散。
3
判断原级数的收敛性
原级数为两个级数之差:$\sum_{n=1}^{\infty}\left(\dfrac{\sin na}{n^2}-\dfrac{1}{\sqrt{n}}\right) = \sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{\sin na}{n^2} - \sum_{n=1}^{\infty}\dfrac{1}{\sqrt{n}}$。因为收敛级数与发散级数之差仍为发散级数,故原级数发散。
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