根值判别法
定理:根值判别法(Cauchy,用 )
- 定理
- 依赖深度 layer 16
- 分析学
- 数项级数的敛散性
thm.root-test · 定理 · 级数 · 收敛
陈述
设 ,记
则: 时 收敛; 时 发散; 时无结论。
说明
⭐ 机制是「与几何级数比较」: 时最终有 ,即 ,而几何级数收敛。
⭐ 与比值判别法的关系:根值更强。若 存在,则 也存在且相等;反之不然( 与 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 而不是 :数列 未必收敛,但 总有定义。
⚠ 时它完全失灵: 发散与 收敛都有 。
它指向谁(出边)
推出 1
-
根值判别法 Cauchy–Hadamard 公式
记 ,则 。
- 由 的乘法性质,
(约定 时右端为 、 时为 。)
- 由根值判别法:上式 即 时绝对收敛; 即 时发散。
- 时上式恰为 ,根值判别法在此没有结论。∎
注意用 而非 的必要性:根值判别法本身就是用 陈述的,所以这条公式才对所有幂级数(包括那些系数没有极限的)都成立。
谁指向它(入边)
推出 1
-
与几何级数比较 根值判别法
:取 使 。由 ,存在 使 时 ,即 。几何级数 收敛,由比较判别法 收敛。
:此时 对无穷多个 成立(否则 ),即 对无穷多个 成立。于是 ,由级数的必要条件(Cauchy 准则)发散。
:(发散)与 (收敛)都满足 ,故无结论。
与比值判别法的比较:若 ,则 (取对数后用 Cesàro 平均),故比值能判的根值也能判;反之()不成立。∎
那一支其实不需要比较判别法 —— 它只用到「通项必须趋于零」这个必要条件。
参考
- Rudin, Principles of Mathematical Analysis, Ch. 3
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