正向级数及其判别法

正向级数是一个无穷级数的特殊类型,它由一系列非负实数项的和构成。具体来说,正向级数的一般形式可以表示为:

$$
a_1 + a_2 + a_3 + \cdots + a_n + \cdots
$$

其中,$a_1, a_2, a_3, \cdots$ 是非负实数项,表示级数的每一项,$n$ 是一个正整数,表示级数的前 $n$ 项之和。最后的省略号表示级数有无限多项。如果这个级数的部分和数列 $\{S_n\}$ 收敛(也就是说,当 $n$ 趋近于无穷大时,$\{S_n\}$ 有一个有限的极限),那么这个级数就是收敛的,否则就是发散的。

判别正向级数是否收敛的方法有多种,下面列举几种常见的方法:

1. 比较判别法:如果存在一个收敛的正向级数 $\sum_{n=1}^\infty b_n$,使得对于所有的 $n$,都有 $a_n \leq b_n$,则原级数收敛;如果存在一个发散的正向级数 $\sum_{n=1}^\infty b_n$,使得对于所有的 $n$,都有 $a_n \geq b_n$,则原级数发散。

2. 比值判别法:如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}$ 存在且小于 $1$,则原级数收敛;如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}$ 存在且大于 $1$,则原级数发散;如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}$ 不存在,则该方法不能确定原级数的敛散性。

3. 根值判别法:如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \sqrt[n]{a_n}$ 存在且小于 $1$,则原级数收敛;如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \sqrt[n]{a_n}$ 存在且大于 $1$,则原级数发散;如果极限 $\lim\limits_{n\to\infty} \sqrt[n]{a_n}$ 不存在,则该方法不能确定原级数的敛散性。

需要注意的是,这些判别法只是一些常用的方法,对于某些级数可能不适用,还需要根据具体情况综合运用多种方法进行判别。

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