無窮級數與收斂

比較判別法

比較判別法體現的思想是:一堆比有限堆更小的正物自身也是有限的,而比無限堆更大的一堆自身也是無限的。你透過把一個陌生級數的各項夾在你已經理解的級數之間,來作出判斷。

對非負項級數表述如下:設對一切 n(或一切充分大的 n)有 0 <= a_n <= b_n。若 sum b_n 收斂,則 sum a_n 收斂;若 sum a_n 發散,則 sum b_n 發散。理由是 sum a_n 的部分和遞增且以收斂的 sum b_n 的部分和為上界,故由單調收斂定理它收斂。發散那一半是其逆否命題。

兩點誠實的告誡。其一,不等式方向至關重要:較小級數被一個發散的較大級數所界,並不能告訴你任何資訊。其二,如上表述的判別法要求非負項;對符號混合的級數,你應比較絕對值,這隨之給出絕對收斂。技巧在於挑選一個好的比較級數——通常是幾何級數或 p-級數。

由於 0 <= 1/(n^2 + n) <= 1/n^2 且 sum 1/n^2 收斂,故 sum 1/(n^2 + n) 收斂。由於 1/sqrt(n) >= 1/n 且 sum 1/n 發散,故 sum 1/sqrt(n) 發散。

由上方界定可證收斂;由下方以發散級數界定可證發散。

又稱
direct comparison test直接比较判别法直接比較判別法