作者Vulpix (Sebastian)
看板Math
标题Re: [微积] 级数的歛散性
时间Sun Dec 22 01:14:43 2019
※ 引述《TeitoKlein (Ted)》之铭言:
: 不好意思还有两题想请教
: 两题都是问使级数收敛的条件
: 无穷 n
: 1. Σ (Π (2k-1)/2k )^p 求级数收敛的p值范围 (Ans: p > 2)
: n=1 k=1
以下只是为了说明 Π_{k=1}^n (2k-1)/2k = O(n^-0.5)。
先令 A_n = Π_{k=1}^n (2k-1)/2k, B_n = Π_{k=1}^n 2k/(2k+1)
那麽 A_n*B_n = 1/(2n+1),而且显然 A_n > B_n,所以 A_n > 1/√(2n+1)。
又 A_n*B_{n-1} = 1/2n,而且 2A_n < B_n-1,所以 A_n < 1/√n。
Σ(2n+1)^(-p/2) < 原级数 = ΣA_n < Σn^(-p/2),
当 p > 2,Σn^(-p/2) 收敛。
当 p ≦ 2,Σ(2n+1)^(-p/2) 发散。
: 无穷 n
: 2. Σ [n!/(n^p * Π (q+k))] 求级数收敛的p+q值范围 (Ans: p+q > 1)
: n=1 k=1
以下只是在说明 Π_{k=1}^n (q+k)/n! = O(n^q)。
首先,q 其实不能是负整数。
然後,如果 q+1 是负的,就不要看他。
因为 Σ_{n=1}^∞ [n!/(n^p * Π_{k=1}^n (q+k))]
和 Σ_{n=1}^∞ [n!/(n^p * Π_{k=2}^n (q+k))] 其实也只差一个 q+1 倍。
依此类推,我们不看的项终究有限,
毕竟从 k = max{[-q]+1,1} 开始,q+k 都是正的了。
用 K 称呼 max{[-q]+1,1}。
意思是这样的,原式从第 K 项开始的和可以改写成这样:
(K-1)!/Π_{k=l}^{K-1} (q+k) * Σ_{n=K}^∞ [n!/(K-1)!/(n^p*Π_{k=K}^n (q+k))],
我们其实只要看後面的 Σ_{n=K}^∞ [n!/(K-1)!/(n^p * Π_{k=K}^n (q+k))] 就好。
明确一点说,我们要看的是 n!/(K-1)!/Π_{k=K}^n (q+k)。
n!/(K-1)!/Π_{k=K}^n (q+k)
= 1/(1+q/K)(1+q/(K+1))...(1+q/n)
< [( 1/(1+q/K) + 1/(1+q/(K+1)) + ... + 1/(1+q/n) )/(n-K+1)]^(n-K+1)
< [ 1-q/(n-K+1)*(1/(n+q) + ln(n/K)) ]^(n-K+1)
< e^{-q*(1/(n+q) + ln(n/K))}
= e^{-q/(n+q)}/(n/K)^q
< e/(n/K)^q, 只要 n 比 -2q 大就好。
所以
Σ_{n=K}^∞ [n!/(K-1)!/(n^p * Π_{k=K}^n (q+k))]
< Σ_{n=K}^∞ e*K^q/n^{p+q} 当 p+q>1 时,收敛。
然後要确定 p+q≦1 时会发散。
1/(1+q/K)(1+q/(K+1))...(1+q/n)
> {(n-K+1)/[ 1+q/K + 1+q/(K+1) + ... + 1+q/n ]}^(n-K+1)
= 1/[ 1 + q/(n-K+1)*( 1/K + 1/(K+1) + ... + 1/n ) ]^(n-K+1)
> 1/[ 1 + q/(n-K+1)*( 1/K + ln(n/K) ) ]^(n-K+1)
> e^{-q/K}/(n/K)^q
Σ_{n=K}^∞ [n!/(K-1)!/(n^p * Π_{k=K}^n (q+k))]
> Σ_{n=K}^∞ e^{-q/K}*K^q/n^{p+q} 当 p+q≦1 时,发散。
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※ 编辑: Vulpix (1.160.8.140 台湾), 12/23/2019 02:57:27
1F:→ TeitoKlein : 花了一些时间书写 终於懂了 谢谢V大! 12/23 21:43