正项级数的比值判别法与根值判别法

九 、正项级数的比值判别法与根值判别法

【主要内容】

1.正项级数收敛的充分必要条件

如果u_n≥0（n=1，2，…），则称为正项级数.

正项级数收敛的充分必要条件是它的部分和数列{s_n}有上界

2.比值判别法

设是正项级数.如果，则

当ρ<1时，收敛；

当ρ>1时，发散；

当ρ=1时，的收敛性要用其他方法判别.

注 当u_n包含有n！之类的因子，或关于n的若干个因子连乘形式时，往往用比值判别法

判别正项级数的收敛性.

3.根值判别法

设是正项级数，如果，则

当ρ<1时，收敛；

当ρ>1时，发散；

当ρ=1时，的收敛性要用其他方法判别.

注 当u_n包含有n或关于n的函数为指数的因子时，往往用根值判别法判别正项级数的收敛性.

【典型例题】

例4.9.1 判别正项级数的收敛性.

精解 用比值判别法判别.记，则

，

所以，所给正项级数收敛.

例4.9.2讨论正项级数的收敛性与x取值的关系.

精解 用比值判别法进行讨论.记，则

所以由比值判别法知，当0<x<e时，所给正项级数收敛；当x>e时，所给正项级数发散；

当x=e时，由于单调增加收敛于e，所以，

即{u_n}单调增加，于是由u_n>u₁=e（n=2，3，…）知，由此推出x=e时所给正项

级数发散.

例4.9.3 判别正项级数的收敛性.

精解 用根值判别法判别收敛性.记，则

由于，所以从而所给正项级数收敛.

例4.9.4 判别正项级数的收敛性.

精解 用根值判别法判别收敛性.记，则

考虑函数极限（即将看成x）：，（1）

其中，

将它代入式（1）得

从而，因此所给正项级数收敛.

例4.9.5 设正项数列{a_n}单调增加且有上界，证明：级数收敛.

精解 由{a_n}单调增加知，因此是正项级数，

于是只要证明数列有上界即可.

记数列{a_n}的上界为M，则

因此，级数

n收敛.