無窮級數與收斂

根值判別法

根值判別法追問:透過對每項大小取 n 次方根所提取出的、每項典型的縮放因子是多少?若該縮放因子最終低於一,則各項以幾何方式衰減,級數收斂;若它超過一,則各項甚至不趨於零,級數發散。當一項本身是 n 次冪時,這是天然的判別法。

形式上,令 L = limsup |a_n|^{1/n}(上極限,它在廣義實數中總是存在)。則:若 L < 1,級數絕對收斂;若 L > 1,級數發散;若 L = 1,判別法無效。使用上極限而非普通極限,使得即便 |a_n|^{1/n} 振盪,根值判別法依然適用,這也是它在初等的比值型判別法中理論上最為銳利的原因之一。

與比值判別法的精確比較:凡比值判別法能下結論之處,根值判別法都給出相同結論,但存在根值判別法能判定而比值判別法不能的級數。代價是 n 次方根有時比比值更難計算。與比值判別法一樣,它恰在 L = 1 處無能為力,那裡 p-級數再次構成邊界例子。

對 sum (n/(2n+1))^n,|a_n|^{1/n} = n/(2n+1) -> 1/2 < 1,故級數收斂。對 sum (1 + 1/n)^{-n^2},根值判別法能俐落地處理這個 n 次冪。

當各項為 n 次冪時,取 n 次方根是天然之舉。

又稱
Cauchy's root test柯西根值判别法柯西根值判別法