根式判別法

根值判別法,又稱柯西判別法,是判斷正項級數收斂性的一種重要方法。正項級數收斂性判別法主要有根式判別法、比式判別法、阿貝爾判別法、積分判別法和對數判別法等。

級數收斂的定義

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設有數列 ,此數列的項依次用加號連線起來,即 ,或 ,稱為數值級數,其中 稱為級數的第 項或通項,取級數前 項的和為 ,稱為級數的 項部分和。若級數的部分和數列 收斂,稱此級數收斂,否則,稱該級數發散 。

根式判別法

定理 (根式判別法)

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有正項級數 ,存在常數 及 ,

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1)若對一切 ,成立不等式

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則級數 收斂。

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2)若對一切 ,成立不等式

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則級數 發散。

證明:由1)中條件有

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因為上式右邊等比級數當 時收斂,故由比較原則,這時有級數 也收斂。對於情形 2),由條件可以推出

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這顯然是不可能的,由級數收斂的必要條件可知,級數是發散的。 證畢

推論1(根式判別法的極限形式)

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設有正項級數 ,且

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1)當 時,級數 收斂。

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2)當 時,級數 發散。

推論2

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設有正項級數 ,且

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1)當 時,級數 收斂。

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2)當 時,級數 發散。

根式判別法的局限性

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根式判別法本質上還是比較判別法,是將級數和幾何級數 比較得到的,是在正項級數斂散性判別中是一個十分重要的方法,不少級數均可依此法判別其斂散性。

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從理論上來說,凡是能用比式判別法判斷其斂散性的級數,必定也能用根式判別法來判斷其斂散性,但反之不成立。這說明根式判別法較比較判別法有更大的適用性,但是,根式判別法也有其失效性。在根式判別法只討論了 的情況,並沒有考慮 的情況,也沒有考慮 不存在又是怎樣的情況。例如 都有

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但前者收斂,後者發散。這說明這種判別法存在著一定的不足。

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