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拉阿伯判别法

拉阿伯判别法
在数学专业用的微积分教科书中,关于正项级数敛散性判别法,除常用的柯西判别法(即根值判别法)和达朗贝尔判别法(即比值判别法)外,还有其他的判别法。

下面的拉阿伯(J.L.Raabe)判别法就是其中之一。

拉阿伯判别法 设有正项级数1
(0)n n n u u ∞=>∑. 若有
1lim 1()n n n u n l l u →∞+⎛⎫-=-∞≤≤+∞ ⎪⎝⎭
则当1l >(包括+∞=l )时,级数收敛;而当1l <(包括∞-=l )时,级数发散。

【像比值判别法那样,当1=l 时,不能由此得出级数的敛散性】
证 当1l >(包括+∞=l )时,取r 满足1l r >>. 根据数列极限的定义,则有正整数N 使
11n n u n r u +⎛⎫-≥ ⎪⎝⎭
)(N n ≥ 从而 (※)11n n u r u n
+≥+)(N n ≥ 另一方面,再取正数满足p 1r p >>,因为有
()()10x 01110lim lim 01
p p x x p x p r x -→→+-+⎛⎫==< ⎪⎝⎭ 所以有正整数N N ≥1,使当1N n ≥时有
1111p
n r n
⎛⎫+- ⎪⎝⎭<,即111p r n n ⎛⎫+<+ ⎪⎝⎭ 因此,当1N n ≥时,根据式(※),则有 1111p n n u r u n n +⎛⎫≥+>+ ⎪⎝⎭ 或 1
1(1)(1)11p p n n
p
u n n p u n n ++⎛⎫<=> ⎪+⎝⎭ 根据p –级数的收敛性,所以级数1
(0)n n n u u ∞=>∑也是收敛的【比较判别法的推论】。

其次,当1<l 时,对于足够大的n 有
111n n u n u +⎛⎫-< ⎪⎝⎭
, 即1
1111n n u n n u n n
++>=+
【注】比值判别法是同等比级数做比较,而拉阿伯判别法是同p -级数做比较。

因此,后者是比前者更精细的正项级数判别法。

事实上, 当有极限1lim 1n n n u l u +→∞=≠时,必有1lim 1n n n u n u →∞+⎛⎫-=±∞ ⎪⎝⎭
即比值判别法是拉阿伯判别法的极端情形,或者说拉阿伯判别法是比值判别法的推广。

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