谢邀。
判别任意级数是否收敛,都需要一把“尺子级数”来比较。
这个本质上就是一个不等式放缩的思想。
比值判别法的尺子就是我们最熟悉的“等比级数”。下面我们利用这一点证明比值判别法的合理性。
命题
证:
由已知条件:级数后一项与前一项之比的上极限为ρ,即存在N>0,当n>N时,满足关系式:
选取满足ρ≤β<1的β
然后把上面的关系一项一项写出来,就有
也就是说,
而右边的级数是一个首项为a_N、公比为β的一个等比级数,并且公比小于1,于是等比级数收敛,那么原级数也绝对收敛。
Q. E. D
而我们十分清楚等比级数的性质:公比大于等于1的时候发散,公比小于1的时候收敛。我们求的不正是这个性质吗?
于是乎,
当ρ<β<1时,原级数收敛;
当ρ>β≥1时,原级数发散。(仿照上述方法证明)
很明显我们可以把β扔掉,它只是起到了不等号的传递作用。
注:其实我们可以把原级数看成“广义的等比级数”,ρ则是这个级数的“广义公比”,通过广义公比我们会了解这个级数收敛或发散的情况,于是ρ起到了良好的的指标作用。