根式判别法(柯西判别法)
正项级数
正项级数
正项级数
设 为正项级数,且存在某正常数 及正常数 。
正项级数
正项级数
正项级数
(1)若对一切 ,成立不等式 ,则级数 收敛;
正项级数
正项级数
正项级数
(2)若对一切 ,成立不等式 ,则级数 发散;
柯西判别法的极限形式:
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
设
为正项级数,且
则:
(1)当
时,级数
收敛;
正项级数
正项级数
(2)当 ,级数 发散。
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
注意:若 ,这时用根式判别法不能对级数的敛散性做出判别,因为它可能是收敛的,也可能是发散的,例如级数 和 ,他们的比式极限都是 ,但 是收敛的, 却是发散的。
积分判别法
积分判别法是利用非负函数的单调性和积分性质,并以反常积分为比较对象来判断正项级数的敛散性。
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
设 为 上非负减函数,那么正项级数 与反常积分 同时收敛或同时发散。
典例
p级数
正项级数
正项级数
正项级数
讨论 级数 的收敛性,其中常数 。
解:分两种情况讨论,
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
(1)当 , 级数的各项大于等于调和级数 的对应项,即 ,由于调和级数发散,因此根据比较判别法可知,此时 级数发散。
正项级数
正项级数
正项级数
(2)当 时,记 级数的部分和为: .
正项级数
正项级数
正项级数
当 时,取 ,则有 ,所以有:
正项级数
正项级数
从而
正项级数
即有 。
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
这表明当时, 级数的部分和有界。因此,当时,级数收敛。
例2
正项级数
讨论正项级数的敛散性。
解:
正项级数
正项级数
正项级数
(1)当时,对一切都有,因此级数发散。
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
正项级数
(2)当时,对一切都有,而为收敛的等比数列,因此级数收敛。