竞赛题改编。 @神马都浮云2
这题有一些难度。
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第一问还是很简单的。
f(x) 在 x >= 0 上连续,在 x > 0 上可导。
计算 f(0) 和 f(r),零点定理得到在 0 到 r 上有根。
求导得 f(x) 严格单调递增。
所以 在 x >= 0 上,有且只有一个根。
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xn 是 fn(x) = 0 的根。
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r = 1是最难的部分,这里先讲 r = 1 。
单调递减有下界。
单调有界原理,数列极限存在。
假设极限为A,则极限A大于等于零。
假设极限A大于零,得到A等于零矛盾,所以极限A只能等于零。
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当 r > 0 且 r 不等于 1 时,分情况使用夹逼准则,可以得到 xn 的极限。
单调有界原理的证明过程,见后面的图。
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当 r > 1 时,通项极限不是零,所以级数发散。
当 0 < r <= 1时,级数敛散性后面会讨论。
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0 < r < 1 时,单调递减有下界。
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1 < r < 2 时,单调递减有下界。
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r > 2 时,单调递增有上界。
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当 r = 1 时,级数发散。
正项级数,比较判别法的极限形式,ln 等价无穷小。
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当 0 < r < 1 时,
正项级数,比较判别法。
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因为级数不变号,所以可以看成正项级数,使用比较判别法的极限形式。
使用 ln 等价无穷小。
和 1/n * ln (xn) 同敛散。
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