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Higher_Mathematics_Part_3

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2n

 

 

 

Example 14. Examine the series

 

 

 

 

for convergence.

 

n

 

 

 

 

 

n=1 ln

 

(n + 1)

 

Solution. We have an =

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

lnn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 1)

 

 

 

 

 

lim n a

n

= lim

 

 

 

2

= 0

< 1.

 

 

 

n→∞

n→∞ ln(n + 1)

 

 

 

 

 

 

 

By the Cauchy’s test, the series converges.

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

)n2 for convergence.

Example 15. Examine the series

(1

+

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

2

 

 

 

 

 

 

n

Solution. Here a =

1

 

(1+

1

)n2 , n

a =

1

 

(1+

1

)n ,

 

 

 

 

 

 

n

 

2n

 

 

n

n

2

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim n a

n

= lim

1

 

(1+

1

)n =

1

e > 1.

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

n→∞ 2

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By the Cauchy’s test, the series diverges.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example 16. Examine the series

 

 

 

 

for convergence.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1 n

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Solution. Let’s consider Integral test. In this case f(x) =

 

 

 

 

 

 

. The integral

x2 + 1

 

 

+∞

 

1

 

 

 

 

b

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

lim

 

 

 

 

dx

= lim arctan x

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

+ 1

b→ +∞

1

 

 

 

+ 1

 

b→ +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim (arctan b arctan1)

= lim

 

 

π

π

π

 

π

,

arctan b

4

 

=

4

=

4

b→ +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

→ +∞

 

2

 

 

 

converges, and so does the series.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example 17. Examine the series

 

 

 

 

for convergence.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1 n

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

Solution. Since the nth term of the series is f (n) =

 

 

 

 

 

 

we choose the

n2 + 1

 

function f (x) =

 

x

 

 

 

which satisfies the conditions of the theorem, and then

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

consider the improper integral

 

 

 

dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

We have

+∞

 

 

 

x

 

 

 

 

b

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1 b

 

d (x

2 + 1)

 

 

 

 

 

 

dx =

lim

 

 

 

 

 

 

 

dx = lim

 

 

 

 

 

 

=

 

 

x

2

 

 

x

2

 

 

 

 

 

x

2

+ 1

 

1

 

 

+ 1

b→ +∞

1

 

 

 

+ 1

b→+∞ 2 1

 

 

 

=

1

 

lim ln(x2

+ 1)

 

b

=

1

 

lim (ln(b2

+ 1)

ln 2) = +∞,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 b→+∞

 

 

 

1

 

 

 

 

2 b→ +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

which diverges, and so does the series. By the Integral test, the series diverges.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example 18. Examine the series

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

for convergence.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1 (n 2)ln

 

(n 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution.

 

Since

the n-th

 

 

term

 

is

 

an

 

=

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

,

 

f (x) =

 

 

 

 

 

 

 

 

(n 2) ln2 (n 2)

 

=

 

1

 

 

 

 

will be, where

x 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 2) ln2 (x 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

2) ln

2

(x

2)

 

(x 2) ln

2

(x

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

b→ +∞

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

d (ln(x 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

 

 

 

 

 

+

 

 

=

 

.

 

ln

2

(x 2)

 

ln(x

 

 

 

ln(b 2)

ln 2

ln 2

 

b→ +∞

4

 

 

b→+∞

 

 

2)

 

4

 

b→+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Since the integral

 

 

 

 

 

 

 

converges, so does the original series.

 

 

 

 

 

 

2

(x

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 (x 2) ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example 19. Examine for conditional convergence and absolute conver-

gence the series 1

1

+

1

1

+ ... +

(1)n1

1

+ ... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. Let’s check up conditions of the Leibniz test.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

1 >

1

 

>

1

>

 

1

> ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

lim a

= lim

1

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

 

 

n→∞ n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then the given alternating series converges.

 

1

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Let’s consider the series in the form

 

an

 

, i.e. 1

+

+

+

+ ... +

+ ... .

 

 

 

 

2

3

4

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

This series diverges, because

1

 

is the harmonic series.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thus the given series is conditionally convergent.

22

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Micromodule 1

CLASS AND HOME ASSIGMENTS

Write down the nth term of the series below:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

1+

1

+

1

+

1

+ ...

e)

 

2

+

 

6

+

 

 

24

 

+

120

...

 

 

 

 

 

5

7

3

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

24

 

 

 

 

 

 

b)

 

1

+

1

 

+

1

+

1

+ ...

f)

2

 

+

4

+

 

6

 

+

 

8

 

+ ...

 

 

 

2

4

 

6

 

 

5

 

8

11

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

1

+

8

 

 

+

27

+ ...

g) 1+

1 3

+

1 3 5

+

1 3 5 7

 

+ ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4

 

 

1 4 7

 

1 4 7 10

 

d)

1+

 

2

+

 

3

+

 

4

+ ...

h) 1+

1

+ 3 +

1

+ 5 +

1

+ ...

 

 

2

4

8

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

Find the sum Sn of the first n terms of the following series and prove its convergence using the definition of the convergence of a series.

1

2n + 3n

1

 

 

1

1.

 

. 2.

 

 

. 3.

 

. 4. ln 1

 

 

.

(2n 1)(2n + 1)

6

n

 

n

2

n 1

n 1

 

n 1 n!(n + 2)

n 1

 

 

 

 

=

 

=

 

 

=

 

=

 

 

 

 

 

Examine the following series for divergence using the sufficient condition of the divergence.

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n + 2

 

n 2

n

 

5.

(n + 1)sin

 

 

 

.

6.

 

 

 

 

 

.

7.

 

 

 

.

 

n

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

+ 1

 

n 1

n

+ 2n + 5

 

n 1

n + 3

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

πn

 

8.

 

.

 

 

 

9.

cos

 

.

 

10. sin

 

.

 

 

 

 

 

 

2

 

6n + 5

 

n=2 ln n

 

 

 

 

n=1

 

 

n

 

n=1

 

Use the comparison test to examine the following series for convergence.

 

2n + 1

 

 

 

n2 + n + 1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

11.

 

 

 

 

 

.

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

13.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

3n

2

1

4n

5

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n=1 n2 + 1

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

14.

 

 

.

 

 

15.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

16. tg

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n +

2

 

 

n=1

3n + 2

 

 

 

n=1 ln(n + 4)

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3n + 4n

 

 

 

 

 

 

17.

( n + 1 n).

18.

1

cos

 

 

 

.

19.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

n

4

n

+ 5

n

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∞ 4 n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

20.

 

 

 

 

 

 

 

.

21.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

22. n ln 1+

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

2

 

n=1

3 n5 + 1

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Using the D’Alembert’s test, examine the series for convergence.

 

 

 

1

 

 

 

4n

 

 

1 3 5 (2n 1)

 

23.

n arctg

 

.

 

24.

 

 

.

25.

 

 

 

 

.

2n

 

(n + 2)!

2 5 8 (3n 1)

 

n=1

 

 

 

 

 

n=1

 

 

n=1

 

 

(2n + 1)!

 

 

 

n!

 

 

4n + 1

 

(n!)

2

 

 

26.

.

 

27.

.

28. 2n sin

.

29.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 n3 7n+1

 

 

n 1

n2

n 1

 

3n

n 1

(2n)!

 

 

=

 

 

 

 

=

3

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

Using the Cauchy’s test, examine the series for convergence.

 

2n + 1

n

 

 

 

30.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n 1

5n + 3

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

33.

arccos

 

 

 

 

 

.

 

 

2n + 1

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1 2n+3

 

 

1 n

n + 2

n2

31.

 

 

 

 

 

 

. 32.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

3n

2

 

n 1

9

 

n

 

=

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n2 + 1

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

34.

 

 

 

 

.

 

35.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

2n

2

+

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

n=1

 

 

1

 

 

 

Using the Integral test, examine the series for convergence.

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

ln n

36.

 

 

 

 

.

37.

 

 

 

 

.

38.

 

 

.

 

 

2

+ 4

 

+ ln

2

 

n

2

 

n=1 n

 

 

 

n=2 n(1

 

n)

n=1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

39.

 

 

 

 

 

. 40.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

(2n + 1) ln(2n + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=2

 

 

n=2 n ln n ln ln n

 

 

 

 

Examine for conditional convergence and absolute convergence the series.

cos πn

41. .

n=1 n + 1

n

+ n

 

44. (1)n+1

3

.

n

+ 1

n=1

4

 

 

n

 

42. (1)n+1

 

 

.

n2

 

n=1

+ n + 1

(1)n

45.n ln n .n=2

 

 

n 2n + 3

n

 

(1)n

 

 

47.

(1)

 

 

 

 

. 48.

 

 

 

 

.

 

n 1

 

 

3n + 2

 

 

n

=

2

n

ln

3

n

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin 2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n + 9

 

43.

(1)n+1

.

 

 

 

n=1

 

11n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

n

46.

2n tg

 

.

 

5n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

(3)n

49.n! .n=1

Calculate approximately sum of series with accuracy ε . Indicate least sufficient of the members of a series.

(1)n+1

 

 

 

2 n+1

51.

 

 

 

, ε = 0,001.

52.

 

 

 

 

, ε = 0,001.

n

3

 

13

n 1

 

n!

n 1

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

24

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Answers

1. Sn =

1

 

1

 

, S =

 

1

. 2. Sn

=

3

1

 

1

, S =

3

.

 

3.

2

4n + 2

2

2

2n

2 3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Hint. un =

 

 

1

 

=

 

n + 1

 

=

1

 

 

 

 

 

1

 

 

. 4.

Sn = ln

n + 1

,

S

n!(n + 2)

(n + 2)!

(n +

1)!

 

(n +

2)!

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sn = 1

1

 

,

S = 1.

(n +

2)!

 

 

 

= − ln 2. 11. Diverges.

12. Converges. 13. Diverges. 14. Converges. 15. Diverges.16. Diverges. 17. Diverges. 18.Converges. 19. Converges. 20. Converges. 21. Converges. 22. Diverges. 23. Converges. 24. Converges. 25. Converges. 26. Diverges. 27. Converges. 28. Converges. 29. Converges. 30. Converges. 31. Converges. 32. Converges. 33. Diverges. 34. Converges. 35.Converges.36. Converges. 37. Converges. 38. Converges. 39. Diverges. 40. Diverges. 41.Conditionally converges. 42. Conditionally converges. 43. Diverges. 44. Absolutely converges. 45. Conditionally converges. 46. Absolutely converges. 47. Absolutely converges. 48. Absolutely converges. 49. Absolutely converges. 50. Absolutely converges. 51. S 0,944, n = 3 . 52. S 0,134, n = 3 .

Micromodule 1

SELF-TEST ASSIGNMENTS

1.1. Find the sum Sn of the first n terms of the following series and prove its convergence using the definition of the convergence of a series.

3n + 4n

 

 

 

1.1.1.

 

.

 

 

12n

 

 

n=1

 

 

 

1

 

 

1.1.3.

 

 

 

.

(2n + 1)(2n + 3)

n=1

 

1

 

 

 

1.1.5.

 

 

.

 

(n + 2)(n + 4)

 

n=1

 

 

4n 3n

 

 

 

1.1.7.

 

.

 

 

12n

 

 

n=1

 

 

 

1

1.1.9.n=1 (n + 7)(n + 6) .

1

1.1.11.n=1 (n + 4)(n + 6) .

2n + 7n

1.1.13..n

n=1 14

1

1.1.15.n=1 (3n + 1)(3n + 4) .

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.2.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

2)

 

 

 

n=1 n(n +

 

 

 

 

 

 

5n 3n

 

 

 

 

 

1.1.4.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

15n

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5n 2n

 

 

 

 

 

1.1.6.

 

 

 

.

 

 

 

 

10n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1.1.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(2n +

5)(2n + 7)

n=1

 

 

3n + 7n

 

 

 

 

 

1.1.10.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

21n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

5n 3n

 

 

 

 

 

1.1.12.

 

 

 

 

 

.

 

 

15n

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1.1.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(n +

3)(n + 5)

 

n=1

 

 

 

7n 2n

 

 

 

 

 

1.1.16.

 

 

.

 

 

14

n

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

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1

 

 

 

 

 

1.1.17.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(n + 4)(n + 6)

 

 

n=1

 

 

 

6n 5n

 

 

 

1.1.19.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

30n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1.1.21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(2n + 3)(2n +

5)

n=1

 

 

 

 

1

 

 

 

1.1.23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(2n + 3)(2n +

5)

n=1

 

2

n

+ 9

n

 

 

 

1.1.25.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

18n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1.1.27.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

(n + 3)(n + 5)

 

n=1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1.1.29.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(3n + 5)(3n +

2)

n=1

 

4n + 5n

 

1.1.18.

 

 

 

 

 

 

.

 

20n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1.1.20.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(2n

1)(2n + 1)

n=1

 

n

+ 8

n

 

1.1.22.

3

 

.

 

24n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

7n 4n

 

1.1.24.

 

 

 

 

 

.

 

28n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1.1.26.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(3n

1)(3n + 2)

n=1

 

10

n

 

 

n

 

1.1.28.

 

3

.

 

 

 

 

 

n=1

30n

 

 

 

 

 

 

9n 2n

 

1.1.30.

 

 

 

 

 

.

 

18n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Examine the following series for divergence.

 

 

 

π

 

 

 

 

1.2.1. cos

 

.

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

n 1 n

 

1.2.3.

 

 

 

 

 

.

n

n 1

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln n

 

 

1.2.5.

 

 

.

 

 

+ 2 ln n

n=1 3

 

 

2n 1 n

1.2.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

2n

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

1.2.9. cos

.

 

 

 

n=1

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

1.2.11. ( n2 + n + 1 n) .

n=1

ln n

1.2.13.n=1 1+ 2 ln n .

7n 1

1.2.2.n=1 1000n + 1 .

n2 + 1

1.2.4.n=1 5n2 3n + 1 .

n + 1 n2

1.2.6..

nn=1

3n + 5

1.2.8.n=1 5n + 1000 .

2n2 + 1

1.2.10.n=1 n(3n + 1) .

n!

1.2.12.n=1 n!+ 10 .

3 + n!

1.2.14.n=1 100 + n! .

26

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n=1
1.3.12.
n=1
1.3.6.
n=1
1.3.9.
1.3.3.
n=1

 

n

n

 

 

 

 

 

 

1.2.15.

 

 

 

 

 

 

.

 

(n + 3)!

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.17. cos πn .

 

 

 

n=1

 

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

n + 3

 

n2

1.2.19.

 

 

 

 

 

 

.

 

+ 2

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

1.2.21. ctg

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

2n 5

 

 

1.2.23.

 

.

 

 

 

 

n=1

100n + 3

 

 

 

 

 

 

πn

 

1.2.25. arctg

 

 

.

 

 

 

n=1

 

 

 

 

6n + 1

n + 5 n

1.2.27.n=1 n + 4 .

n 3 2n

1.2.29.n=1 n .

 

3n 5 n

1.2.16.

 

 

.

 

n=1

 

3n

4n + 7

1.2.18.n=1 7n 4 .

 

 

 

 

 

 

1.2.20. (

n2 + 4n + 5 n) .

n=1

 

 

 

 

 

 

 

ln n

 

 

 

1.2.22.

 

 

.

2

+ ln n

n=1

 

 

 

 

n

1

 

1.2.24. cos

.

2

 

n=1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.26. (

n2 + 2n n) .

n=1

(n + 2)n

1.2.28.n=1 (n + 3)(n + 1) .

 

1.2.30. ( 4n2 + 3n + 7

2n) .

n=1

 

1.3. Using the D’Alembert’s test, examine the series for convergence.

 

n

(n + 2)!

 

 

 

 

 

7n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.1.

3

 

 

.

1.3.2.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

n5

 

 

 

 

 

 

 

n=1

(n + 1)!

 

 

 

 

 

 

 

n

2

+ 3

 

 

 

 

 

 

4 5 6 (n+3)

 

 

1.3.4.

 

 

 

.

 

 

 

1.3.5.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n 3n1

 

 

n=1 5 7 9 (2n+3)

 

 

nn+1

 

 

1 7 13 (6n5)

1.3.7. n=1

 

 

 

.

 

 

 

1.3.8. n=1

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3 4 (n+1)

(n + 1)!

 

 

(n + 2)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

1.3.10.

.

1.3.11. (2n +1) tg

.

 

n=1

 

 

 

nn

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

5n

 

 

 

10

n

 

 

 

 

1 6 11 (5n − 4)

 

1.3.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

1.3.14.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n +

3)!

n=1

 

 

n=1

 

3 7 11 (4n −1)

 

 

 

 

 

2π

 

 

(n

2

+ 1) 2

n

1.3.16. n3 tg

.

1.3.17.

 

 

.

 

n

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

5

 

 

 

n=1

 

 

 

(n + 1)!

 

 

 

 

 

 

(n + 3)! . n! 2n

n sin 2π . 3n

3n(n + 1) .

5n

(n +1)n2 . n!

nn

1.3.15.n=1 (n + 3)! .

ln n

1.3.18.n=1 (2n + 3)! .

27

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2n (2n 1)

 

1.3.19.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

5n

n=1

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

1.3.22. n!sin

.

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

2n

 

5

n

 

 

 

 

 

 

1.3.25.

 

 

.

 

 

 

 

 

4n!

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

(2n 1)3

 

1.3.28.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n=1

(2n)!

 

3 5 8 (3n 1)

 

(n +1)n

 

1.3.20.

 

 

 

.

1.3.21.

 

 

 

 

.

3 7 11 (4n 1)

n!

n=1

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

1 5 9 (4n 3)

 

(n!)2

 

 

 

1.3.23.

 

 

 

 

 

.

1.3.24.

 

 

.

 

1 4 7 (3n 2)

(2n)!

 

n=1

 

n=1

 

 

 

1 3 5 (2n 1)

 

n

 

 

 

1.3.26. n=1

 

 

.

1.3.27. n=1

 

n

.

2 7 12 (5n 3)

 

(n + 1)!

 

π

 

 

 

 

2n +1

 

 

 

1.3.29.

(3n 1) sin

 

.

 

 

 

1.3.30.

 

 

 

 

 

.

n=1

 

4n

 

 

 

 

n=1 n 2n

 

 

 

1.4. Using the Cauchy’s test, examine the series for convergence.

 

n

 

 

n2

 

 

 

 

n

 

1.4.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1.4.3.

arctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

2n + 1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

1.4.5.

arcsin

 

 

 

 

 

.

 

 

n

 

n=1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n+ 1.

1.4.7. arctg n 2

5

n =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n

(n + 1)

 

 

 

 

n =1 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

πn

 

 

 

1.4.11. sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 5

n =1

 

 

 

3n

1.4.13. 2n 1 n2 .

n =1 2n

1.4.15. n + 1 n+1.

n =1 4n

 

1

n

 

1.4.17.

e2n

1

(n

n=1

 

 

 

 

 

 

n

.

2 n .

+ 1)n .

 

 

 

5n 1 n2

 

 

 

 

 

 

 

1.4.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

5n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

1.4.4.

arctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n + 1

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n2 + 5n + 8

1.4.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

2

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n2

 

 

 

n

 

 

1.4.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

1.4.10.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

5

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

πn

 

n

1.4.12. tg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

6n +

 

 

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 2n

 

 

 

 

1.4.14.

sin

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

n

3

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

1.4.16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n =1 ((n + 1) n)n2

 

3n 1 n2

 

 

 

 

1.4.18.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

28

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

5n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.19.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

n

(n +

3)

 

 

 

 

n =1 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n2

1

n

 

 

 

 

 

1.4.21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7n

+ 4

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

πn

 

 

 

2n

1.4.23. sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

4n +

3

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

((n + 1)

 

n)n2

 

 

 

1.4.25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

n =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

n

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

1.4.27.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.29.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1))n

 

n =1 (ln(n +

 

 

 

1.4.20. n + 1 n2 .

n=1 2n

1.4.22. n n .

n =1 3n + 1

n + 1

5n

 

1.4.24.

 

 

 

 

 

.

 

 

2n

 

 

n =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

n

(3n + 1)n .

1.4.26.

e 4n

1

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

1.4.28. arctgn

 

.

 

 

 

n =1

n + 2

 

 

 

 

 

n + 2

 

1.4.30. arcsin n

.

 

n =1

 

2n

 

 

 

 

1.5. Use the comparison test to examine the following series for convergence.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1.5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

1.5.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n3 + 2

 

 

n=1 3 n5 + n 1

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.3.

 

 

 

 

 

 

.

 

1.5.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

5n

2

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

n=1 n3 + 3n

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

1.5.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

n=1

 

n2 + n

 

 

n=1 ln(n +

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.7.

 

 

 

 

 

 

 

.

1.5.8.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n=1

3 2n4 + 1

n=1 3n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

n + 3

 

 

 

 

 

1.5.9. tg

 

 

.

1.5.10.

.

 

 

 

4n

1

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

n=1 n(n + 1)

 

 

 

 

 

3n

1

 

 

 

 

 

cos

2

 

n

 

 

 

 

 

 

1.5.11.

.

 

 

1.5.12.

 

 

.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+ 1

 

 

 

 

n=1 n

 

+ 1

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1.5.13.

 

 

 

 

 

 

 

.

1.5.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

3n

2

+

5

3n

2

n +

 

n=1

 

 

 

n=1

 

1

29

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π

 

 

1.5.15. n sin

 

 

 

.

n2

 

 

n=1

 

+ 1

 

2π

 

 

1.5.17. sin

 

.

 

3n +

2

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

3n 1

1.5.19.n=1 2n2 1 .

n + 2

1.5.21.n=1 n 3 n + 1 .

n2

1.5.23.n=1 n3 + 2 .

n 2n + 1

1.5.25..

+1n=1 n3

1

1.5.27.n=1 ln(n + 4) .

n

1.5.29.n=1 5n2 + 3 .

n + 2

1.5.16.n=1 n(n + 4) .

5n + 1

1.5.18.n=1 n3 + n + 1 .

n + 4

1.5.20..

n=1 n(n 4)

 

 

 

 

π

 

1.5.22. sin

 

 

 

 

 

 

 

.

2n 1

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

1.5.24. sin

.

 

 

 

 

 

n=1

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1.5.26.

 

.

 

 

 

 

 

2 n

 

 

 

 

n=1 n

5

 

 

 

 

 

 

 

2n + 1

 

 

 

 

1.5.28.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

2

+

4

 

 

 

n=1 n

 

 

 

 

 

 

3

n

2

+ 2

 

 

 

1.5.30.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n=1

n(n + 1)

 

1.6. Use the comparison test in limited form to examine the following series for convergence.

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1.6.1. sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.2. ln 1

+

 

 

 

 

 

.

 

1.6.3.

1

cos

 

 

 

.

 

n + 2

 

 

 

n

3

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.4.

 

 

 

 

tg

 

 

 

 

.

 

 

1.6.5.

 

 

 

 

en

 

1 .

 

 

 

1.6.6.

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

.

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

e

n4

 

1

 

 

 

 

1.6.7. arcsin

 

 

 

 

 

.

1.6.8. sin

 

 

 

tg

 

 

 

 

 

 

.

1.6.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

n4

+ 1

n

 

 

n +

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 tg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

1.6.10.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

2

+ 3

cos

 

1

 

 

 

1.6.11.

arctg

 

 

 

 

.

1.6.12.

ln

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

3

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

2n

2

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

30

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