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叫做 p 级数 (p-series),其中常数。试讨论该级数的敛散性。
(1)时,有,其中是的,因为调和级数是发散的,根据,所以此时发散。(2)时,且当时,有,所以:
那么级数的为:
这说明是有上界的,根据,所以此时收敛。
(3)综上,所以。
上面证明了对于级数而言,时该级数发散,时该级数收敛。两者在发散和收敛的道路上分道扬镳的原因在于,级数的求和过程中有这么一对矛盾,当时,其在不断减小,而参与求和的项在不断增加,即:
当时上述矛盾中的“参与求和的项在不断增加”占了优势,为了看出这一点可以将此时的级数,也就是改写如下。改写后可以看到,最后一行中的每一项都没有,这说明“通项在不断减小”这个因素消失了,“参与求和的项在不断增加”这个因素占据了绝对优势。
当时“通项在不断减小”这一因素是无法磨灭的,为了看出这一点可将此时的级数改写如下。改写后可以看到,最后一行中依然存在,为了强调这里用红色标注了出来。
综上,级数的值控制了的减小速度,当减小速度足够快时级数就会收敛,否则发散。