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正项级数比较判别法

研究非负数列的级数 ∑an 时,部分和只会增加;问题变成它是否有上界。比较判别法把陌生的 an 与已知级数 bn 逐项比较:若从某项起 0≤an≤bn,且 ∑bn 收敛,则 ∑an 也收敛;若 an≥bn≥0 且 ∑bn 发散,则 ∑an 也发散。

比较怎样起作用

从第 N 项开始,∑n=Nman≤∑n=Nmbn。右边部分和有上界时,左边非减部分和也有上界,所以收敛。反向的发散判断同理;前面有限项只改变总和,不影响收敛性。

例如 an=1/(n2+1) 满足 0<an<1/n2,故 ∑an 收敛。对于 cn=1/(n+n),当 n≥1 时 n+n≤2n,所以 cn≥1/(2n),与调和级数比较得发散。关键是比较方向:一个发散级数比目标大,不能据此断定目标也发散。

若 an,bn>0 且 an/bn→L,其中 0<L<∞,则两级数同敛散。因为充分靠后的项满足 (L/2)bn≤an≤(2L)bn(把常数稍放宽即可)。当极限为 0 或无穷时只能沿有用的单向比较,不能直接说“同敛散”。

参考资料