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为什么调和级数 N 分之一是发散的,而 N 平方分之一是收敛的?

为什么调和级数 N 分之一是发散的,而 N 平方分之一是收敛的?

的有关信息介绍如下:

为什么调和级数 N 分之一是发散的,而 N 平方分之一是收敛的?

这个不多谈,关于它的证明起码有几十种

如:

如果不要证明

只要证明 收敛的话,那更简单,用中学数学的放缩法就行

发散也好证明,比如:

高数课本里的那个经典方法:

当然发散

利用不等式

可得

利用Cauchy积分判别法,可得到 发散

实际上 与 是同敛散的

之前的Cauchy积分判别法实际上就是拿调和级数的部分和与 做比较

但是还是有别的方法来得到这个序关系的,例如:

利用Lagrange中值定理,对于函数

, ( )

在区间 上,由Lagrange定理,存在

显然 在 上是连续且单调递减的,所以

证明了 ,就可以得到

这样可以得到

或者构造函数 ( ),可以得到

同样可以得到

构造函数的方法还有很多,但这个是最简单的,不再讲其他的了

这是中学数学最常用的方法

注意到存在正数 ,对任意正整数 ,存在

由Cauchy准则,可得到 发散

至于为什么二者敛散性不同,那也可以用Cauchy积分判别法解释

所谓Cauchy积分判别法,原理是根据

( 在 上是非负减函数)

由此可得

级数 与广义积分 具有相同的敛散性

的敛散性与 相同

而 是我们很熟悉的:

( )

( )

所以……