題目
Problem
Part I Multiple Choice
(A) If both ∑n=1∞an and ∑n=1∞bn are absolutely convergent, then ∑n=1∞anbn=(∑n=1∞an)⋅(∑n=1∞bn).
(B) If ∑n=1∞an is convergent and ∑n=1∞bn is divergent, then ∑n=1∞(an+bn) must be divergent.
(C) Suppose that f(x) is a positive and continuous function on [1,∞), and the improper integral ∫1∞f(x)dx is convergent. Let an=f(n), then ∑n=1∞an is convergent.
(D) If an≤bn for all n∈N and ∑n=1∞bn is convergent, then ∑n=1∞an must be convergent.
解答
解法一
思路
展開
- (B) 可用反證法:若和級數收斂,扣掉一個收斂級數後便會迫使另一個收斂。
- 其餘選項要辨認缺少的條件,並以標準反例否定。
答題過程
展開
若 (B) 的 ∑(an+bn) 收斂,因 ∑an 也收斂,兩個收斂級數相減會得到
∑bn=∑(an+bn)−∑an
收斂,這和題設矛盾。因此 (B) 正確。
(A) 的右邊是兩級數的乘積,展開後應對應 Cauchy 乘積,而非逐項乘積;例如取 an=bn=2−n,兩側值便不同。
(C) 缺少積分判別法需要的遞減條件。可讓正連續函數在每個整數 n 附近有高度 1、寬度極小的尖峰,使積分收斂但 f(n)=1,此時級數發散。
(D) 也缺少非負條件:取 bn=0、an=−1,則 an≤bn 且 ∑bn 收斂,但 ∑an 發散。
故答案為 B。