判断:对于级数sum_(n=1)^inftyu_(n),若在级数中加括号(不改变原次序)后所得的新级数收敛,则sum_(n=1)^inftyu_(n)必收敛.()A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
本题考查级数加括号后收敛性与原级数收敛性的关系。解题思路是通过举反例来判断该命题的真假。
我们知道,对于级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$,若加括号后所得新级数收敛,原级数不一定收敛。下面我们通过一个具体的例子来进行说明。
考虑级数$\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n + 1}=1 - 1 + 1 - 1+\cdots$,其部分和$S_{n}$为:
当$n$为偶数时,$S_{n}=\sum_{k = 1}^{n}(-1)^{k + 1}=(1 - 1)+(1 - 1)+\cdots+(1 - 1)=0$;
当$n$为奇数时,$S_{n}=\sum_{k = 1}^{n}(-1)^{k + 1}=(1 - 1)+(1 - 1)+\cdots+(1 - 1)+1 = 1$。
由于$\lim_{n\rightarrow\infty}S_{n}$不存在(当$n$趋于无穷时,$S_{n}$在$0$和$1$之间跳动),根据级数收敛的定义(级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$收敛的充要条件是其部分和数列$\{S_{n}\}$收敛),可知级数$\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n + 1}$发散。
现在对该级数加括号,得到新级数$(1 - 1)+(1 - 1)+\cdots$,新级数的每一项都为$0$,那么新级数的部分和$T_{n}=0$($n = 1,2,\cdots$)。
因为$\lim_{n\rightarrow\infty}T_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}0 = 0$,所以新级数收敛。
由此可见,存在加括号后所得新级数收敛,但原级数发散的情况,所以“对于级数$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$,若在级数中加括号(不改变原次序)后所得的新级数收敛,则$\sum_{n = 1}^{\infty}u_{n}$必收敛”这一命题是错误的。