找回密码
 快速注册
搜索
查看: 29|回复: 1

$∏(1+a_n)$ converges but $∑a_n$ diverges

[复制链接]

3147

主题

8384

回帖

6万

积分

$\style{scale:11;fill:#eff}꩜$

积分
65372
QQ

显示全部楼层

hbghlyj 发表于 2022-5-20 18:09 |阅读模式
Mathematical Analysis, Apostol著, 216页, Exercise 8.43
a) Let $a_n=(-1)^n/\sqrt n$ for $n=1,2,\dots$ Show that $∏(1+a_n)$ diverges but that $∑a_n$ converges
b) Let $a_{2n-1}=-1/\sqrt n,a_{2n}=1/\sqrt n+1/n$ for $n=1,2,\dots$ Show that $∏(1+a_n)$ converges but that $∑a_n$ diverges.
math.stackexchange.com/questions/796768/a-divergent-series-which-prod-1a-n-converges?rq=1

27

主题

1010

回帖

1万

积分

积分
12585

显示全部楼层

战巡 发表于 2022-5-21 02:28
(a)、

\[\sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^n}{\sqrt{n}}=-\eta(\frac{1}{2})=(2^{1-\frac{1}{2}}-1)\zeta(\frac{1}{2})=(\sqrt{2}-1)\zeta(\frac{1}{2})=-0.6049\]
这里
\[\eta(s)=\sum_{n=1}^\infty\frac{(-1)^{n-1}}{n^s}\]
为狄利克雷$\eta$函数,其与黎曼$\zeta$存在关系:$\zeta(s)(1-2^{s-1})=\eta(s)$

另一方面
\[(1+a_{2n})(1+a_{2n+1})=(1+\frac{1}{\sqrt{2n}})(1-\frac{1}{\sqrt{2n+1}})<(1+\frac{1}{\sqrt{2n}})(1-\frac{1}{\sqrt{2n}})=1-\frac{1}{2n}\]
注意很容易证明$\sum \ln(1+a_n)$和$\sum a_n$具有相同的敛散性
因此
\[\sum_{n=1}^\infty\ln(1-\frac{1}{2n})=\sum_{n=1}^\infty(-\frac{1}{2n})=-\infty\]
故有
\[\prod_{n=1}^\infty(1+a_n)<\prod_{n=1}^\infty(1-\frac{1}{2n})=0\]



(b)、
\[(1+a_{2n-1})(1+a_{2n})=(1-\frac{1}{\sqrt{n}})(1+\frac{1}{\sqrt{n}}+\frac{1}{n})=1-\frac{1}{n^{\frac{3}{2}}}\]
这里
\[\sum_{n=1}^\infty(-\frac{1}{n^{\frac{3}{2}}})=-\zeta(\frac{3}{2})\]
说明这玩意是收敛的,无穷乘积也是收敛的


\[a_{2n-1}+a_{2n}=\frac{1}{n}\]
这个求和当然是不收敛的




手机版|悠闲数学娱乐论坛(第3版)

GMT+8, 2025-3-4 19:19

Powered by Discuz!

× 快速回复 返回顶部 返回列表