根值判别法

定理:根值判别法(Cauchy,用 lim sup⁡ann\limsup \sqrt[n]{a_n})

thm.root-test · 定理 · 级数 · 收敛

陈述

设 an≥0a_n \ge 0,记

α:=lim sup⁡n→∞ann\alpha := \limsup_{n \to \infty} \sqrt[n]{a_n}

则:α<1\alpha < 1 时 ∑an\sum a_n 收敛;α>1\alpha > 1 时 ∑an\sum a_n 发散;α=1\alpha = 1 时无结论。

说明

⭐ 机制是「与几何级数比较」:α<q<1\alpha < q < 1 时最终有 ann≤q\sqrt[n]{a_n} \le q,即 an≤qna_n \le q^{n},而几何级数收敛。

⭐ 与比值判别法的关系:根值更强。若 lim⁡an+1/an\lim a_{n+1}/a_n 存在,则 lim⁡ann\lim \sqrt[n]{a_n} 也存在且相等;反之不然(an=2−na_n = 2^{-n} 与 an=2−n−(−1)na_n = 2^{-n - (-1)^n} 之类的例子)。所以「比值判别法判不了的,根值可能能判」。

⚠ 用到的是 lim sup⁡\limsup 而不是 lim⁡\lim:数列 ann\sqrt[n]{a_n} 未必收敛,但 lim sup⁡\limsup 总有定义。

⚠ α=1\alpha = 1 时它完全失灵:∑1/n\sum 1/n 发散与 ∑1/n2\sum 1/n^{2} 收敛都有 α=1\alpha = 1。

它指向谁(出边)

推出 1

谁指向它(入边)

推出 1

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