급수 n=1∑∞an 이 수렴하고 모든 n 에 대해 1>an≥0 이라 하자. 이때 급수 n=1∑∞1−anan 도 수렴함을 증명하세요.
영어 원문 보기
Suppose that the series n=1∑∞an
converges and that 1>an≥0 for all n. Prove that the series
n=1∑∞1−anan also converges.
정답·풀이 보기
증명의 방향을 잡기 위해 먼저 직관을 얻어 보자. n=1∑∞an 이 수렴하므로 n→∞ 일 때 an 은 0 으로 수렴한다. 따라서 n 이 충분히 크면 1−anan≈1−0an=1an 이고, ∑an 이 수렴함을 알고 있다. 그러므로 "큰" 번호의 항들을 유한 개의 작은 번호의 항들과 분리하려고 한다.
n→∞liman=0 이므로, 모든 n>N 에 대해 21>an≥0 이 되게 하는 (1보다 작은 양수라면 21 뿐 아니라 어떤 수를 택해도 된다.) 정수 N 이 반드시 존재한다. 그러면 n>N 일 때,
Let's get some intuition to guide us through a proof. Since n=1∑∞an, converges an must converge
to zero as n→∞. So, when n is quite large, 1−anan≈1−0an=1an, and we know ∑an converges. So, we want to separate the “large" indices from a finite number of smaller ones.
Since n→∞liman=0, there must be (We could have chosen any positive number strictly less than 1, not only 21.) some integer
N such that 21>an≥0 for all n>N. Then, for n>N,
1−ananFrom the information in the problem statement, we known=N+1∑∞2anSo, by the direct comparison test,n=N+1∑∞1−ananSince the convergence of a series is not affected by its first N terms, as long as N is finite, we concluden=1∑∞1−anan≤1−1/2an=2an=2n=N+1∑∞anconverges. converges as well. converges.
급수 n=0∑∞(1−an) 이 수렴한다고 하자.
단, n=0,1,2,3,⋯ 에 대해 an>0 이다.
급수 n=0∑∞2nan 이 수렴하는지 발산하는지 판단하세요.
영어 원문 보기
Suppose that the series n=0∑∞(1−an) converges,
where an>0 for n=0,1,2,3,⋯. Determine whether the series
n=0∑∞2nan converges or diverges.
정답·풀이 보기
발산 판정법에 의해, n=0∑∞(1−an) 이 수렴한다는 사실로부터 n→∞lim(1−an)=0 이 보장되고, 이는 n→∞liman=1 과 같다. 따라서 발산 판정법을 한 번 더 적용하면,
n→∞lim2nan=+∞
이므로 n=0∑∞2nan 도 발산한다.
원본 교재 풀이(영어)
By the divergence test, the fact that n=0∑∞(1−an)
converges guarantees that n→∞lim(1−an)=0,
or equivalently, that n→∞liman=1. So,
by the divergence test, a second time, the fact that
We are told that ∑n=1∞an converges. Thus
we must have that n→∞liman=0. In particular,
there is an index N such that 0≤an≤1 for all n≥N. Then:
0≤an2By the direct comparison test,n=N+1∑∞an2Since convergence doesn’t depend on the first N terms of a series for any finite N,n=1∑∞an2≤anfor n>Nconverges.converges as well.