无穷乘积考研例题

更新时间:2025-10-30 11:06:03
最佳答案

在探索无穷乘积的奥秘时,不妨以以下考研例题为例:

题目:若已知级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}$ 收敛,求级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3}$ 的收敛性。

解答:
首先,我们知道 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}$ 是著名的巴塞尔问题,其和为 $\frac{\pi^2}{6}$。现在,我们考虑级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3}$。

根据比较判别法,如果 $\sum_{n=1}^{\infty} a_n$ 收敛,而 $\sum_{n=1}^{\infty} b_n$ 发散,且对于所有 $n$,都有 $0 \leq a_n \leq b_n$,则 $\sum_{n=1}^{\infty} a_n$ 也收敛。

在本题中,我们取 $a_n = \frac{1}{n^3}$,$b_n = \frac{1}{n^2}$。显然,$0 \leq a_n \leq b_n$ 对所有 $n$ 成立。因为 $\sum_{n=1}^{\infty} b_n = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2}$ 已知收敛,所以根据比较判别法,$\sum_{n=1}^{\infty} a_n = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^3}$ 也收敛。

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