关于无穷级数收敛的充要条件的猜想:
∫1+∞f(x)=c(c为常数)\int_1^{+\infty}f(x)=c \quad (c为常数)∫1+∞f(x)=c(c为常数)
灵感:
1. 积分判别法(正项级数)
2. 数列收敛的基本性质(数列级数的前N项与数列级数的敛散性无关)
一、积分判别法的定义:若单调递减的函数f(x)在[1,+∞\infty∞)上非负,则级数∑n=1∞f(n)\sum_{n=1}^{\infty}f(n)∑n=1∞f(n)与反常积分∫1+∞f(x)dx\int_1^{+\infty}f(x)dx∫1+∞f(x)dx具有相同的敛散性。
同理,若单调递增的函数f(x)在[1,+∞\infty∞)上非正,则级数∑n=1∞f(n)\sum_{n=1}^{\infty}f(n)∑n=1∞f(n)与反常积分∫1+∞f(x)dx\int_1^{+\infty}f(x)dx∫1+∞f(x)dx具有相同的敛散性。
根据微积分基本定理,∫1+∞f(x)=lima→+∞F(a)−F(1)\int_1^{+\infty}f(x)={\lim\limits_{a \to +\infty}}F(a)-F(1)∫1+∞f(x)=a→+∞limF(a)−F(1)
故级数∑n=1∞f(n)\sum_{n=1}^{\infty}f(n)∑n=1∞f(n)的敛散性取决于lima→+∞F(a){\lim\limits_{a \to +\infty}}F(a)a→+∞limF(a)是否收敛,即lima→+∞F(a){\lim\limits_{a \to +\infty}}F(a)a→+∞limF(a)是否存在。
设lima→+∞F(a)=b{\lim\limits_{a \to +\infty}}F(a)=ba→+∞limF(a)=b, 则∫1+∞f(x)=lima→+∞F(a)−F(1)=b−F(1)=c\int_1^{+\infty}f(x)={\lim\limits_{a \to +\infty}}F(a)-F(1)= b-F(1)=c\quad∫1+∞f(x)=a→+∞limF(a)−F(1)=b−F(1)=c (其中,c为常数)
二、∫1+∞f(x)=∫1Nf(x)dx+∫N+∞f(x)dx\int_1^{+\infty}f(x)=\int_1^N{f(x)dx}+\int_N^{+\infty}f(x)dx∫1+∞f(x)=∫1Nf(x)dx+∫N+∞f(x)dx,若确定一个N,使得f(x)在[N,+∞)[N,{+\infty})[N,+∞)上为非负单调递减函数(或为非正单调递增函数),则仍可以使用积分判别法判断级数∑n=1∞f(n)\sum_{n=1}^{\infty}f(n)∑n=1∞f(n)的敛散性。