미적분Ⅱ급수수능 기출기본 문제 (3점 중반)

급수 수렴 보기

문제

<보기>의 무한급수 중에서 수렴하는 것을 모두 고른 것은? [3점]

〈 보 기 〉
ㄱ. n=1n2n+1\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \frac{n}{2 n + 1} ㄴ. n=11n(n+1)\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \frac{1}{n ( n + 1 )} ㄷ. n=11n+1+n\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \frac{1}{{\sqrt{n + 1} + \sqrt{n}} ^{}}

ㄱ, ㄴㄱ, ㄷㄴ, ㄷ

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해설

[출제의도] 무한급수의 수렴과 발산을 조사할 수 있다. 첫째항부터 제nn항까지의 부분합을 SnS _{n}이라 하면 ㄱ. limnn2n+1=12\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} \frac{n}{2 n + 1} = \frac{1}{2}이므로 n=1n2n+1\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{\infty} \frac{n}{2 n + 1}은 발산 ㄴ. Sn=k=1n1k(k+1)=k=1n(1k1k+1)\displaystyle S _{n} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{1}{k ( k + 1 )} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \left( \frac{1}{k} - \frac{1}{k + 1} \right) =11n+1\displaystyle = 1 - \frac{1}{n + 1}limnSn=1\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} S _{n} = 1(수렴) ㄷ. Sn=k=1n1k+k+1=k=1n(k+k+1)\displaystyle S _{n} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} \frac{1}{\sqrt{k} + \sqrt{k + 1}} = \sum\limits _{k = 1} ^{n} ( - \sqrt{k} + \sqrt{k + 1} ) =n+11\displaystyle = \sqrt{n + 1} - 1limnSn=\displaystyle \lim\limits _{n \rightarrow \infty} S _{n} = \infty(발산)

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