1.
∫ 1 ∞ 1 x p d x \int^{\infin}_1\frac{1}{x^p}dx ∫ 1 ∞ x p 1 d x is convergent if and only if p > 1 p>1 p > 1
lim k → ∞ ( k + 1 / k ) − 3 ( k ) 3 = 1 ≠ 0 \displaystyle{\lim_{k\to \infin}}(\sqrt{k}+1/\sqrt k)^{-3}(\sqrt k)^3=1\neq 0 k → ∞ lim ( k + 1/ k ) − 3 ( k ) 3 = 1 = 0
Since series ∑ ( 1 / k 3 / 2 ) \sum(1/k^{3/2}) ∑ ( 1/ k 3/2 ) converge, series ∑ k = 1 ∞ \displaystyle\sum_{k=1}^ ∞ k = 1 ∑ ∞ ( √ k + 1 / √ k ) (√k+1/√k) ( √ k + 1/√ k ) -3 converge also.
2.
∑ k = 1 ∞ \displaystyle\sum_{k=1}^ ∞ k = 1 ∑ ∞ ( c o s ( k π / 2 ) / ( 2 k ) π (cos(k\pi/2)/(2k)\pi ( cos ( kπ /2 ) / ( 2 k ) π =∑ k = 1 ∞ \displaystyle\sum_{k=1}^ ∞ k = 1 ∑ ∞ ( − 1 ) k π 4 k \frac{(-1)^{k}\pi}{4k} 4 k ( − 1 ) k π
Since ∑ k = 1 ∞ \displaystyle\sum_{k=1}^ ∞ k = 1 ∑ ∞ 1 k \frac{1}{k} k 1 diverge and lim k → ∞ ∣ ( c o s ( k π / 2 ) / ( 2 k ) π ∣ = 0 \displaystyle{\lim_{k\to \infin}}|(cos(k\pi/2)/(2k)\pi|=0 k → ∞ lim ∣ ( cos ( kπ /2 ) / ( 2 k ) π ∣ = 0 , the series conditionally convergent.
3.
lim k → ∞ ( k + 2 ) ! k ! ( 2 k + 2 ) ! ⋅ ( 2 k ) ! ( k + 1 ) ! ( k − 1 ) ! = lim k → ∞ ( k + 2 ) k ( 2 k + 1 ) ( 2 k + 2 ) = 1 / 4 < 1 \displaystyle{\lim_{k\to \infin}}\frac{(k+2)!k!}{(2k+2)!}\cdot\frac{(2k)!}{(k+1)!(k-1)!}=\displaystyle{\lim_{k\to \infin}}\frac{(k+2)k}{(2k+1)(2k+2)}=1/4<1 k → ∞ lim ( 2 k + 2 )! ( k + 2 )! k ! ⋅ ( k + 1 )! ( k − 1 )! ( 2 k )! = k → ∞ lim ( 2 k + 1 ) ( 2 k + 2 ) ( k + 2 ) k = 1/4 < 1
Since ∑ k = 1 ∞ ∣ a k ∣ \displaystyle\sum_{k=1}^ ∞|a_k| k = 1 ∑ ∞ ∣ a k ∣ converge, the series absolutely converge.
4.
lim k → ∞ a k + 1 a k = lim k → ∞ 2 ( k + 1 ) − 1 3 ( k + 1 ) − 2 = 2 / 3 < 1 \displaystyle{\lim_{k\to \infin}}\frac{a_{k+1}}{a_k}=\displaystyle{\lim_{k\to \infin}}\frac{2(k+1)-1}{3(k+1)-2}=2/3<1 k → ∞ lim a k a k + 1 = k → ∞ lim 3 ( k + 1 ) − 2 2 ( k + 1 ) − 1 = 2/3 < 1
The series converge.
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