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如何證明 a_n=(1+1/22)(1+1/32)…(1+1/n2) 收斂?

最好能給出柯西收斂原理、數列單調性等多種證明方法。


用高中常用的不等式即可

故有

而容易知道右邊是是收斂的


對於一個數列 ),如果 恆成立

那麼 會和 同斂散

這是這麼證明的:

我們知道對於

所以有

這說明

同時,將

逐項將括弧乘開,由數學歸納法,很容易得

從而

假如數列 有極限(表記為級數 的和)

那麼由單調有界定理,單調增數列

同樣存在極限,從而 收斂

同樣,如果 收斂

則單調增數列 也收斂,級數 收斂


此處實際上用比較判別法的極限形式更直觀一些

(當然比較判別法本身就是由數列的單調有界收斂定理推導得來的)

時,顯然 都是發散的,不多談

時,顯然有

由比較判別法可得,

級數 同斂散


回到這題,實際上

由於 同斂散

我們又知道

所以前者當然收斂

關於 這個結論,那證明方法太多了,可見:

如何證明 1+1/4+1/9+1/16+1/25+…=π2/6??

www.zhihu.com

事實上這個數列的極限是可以有精確值的:

首先由 的連乘展開:

變數替換後得:

代入 得:

由歐拉公式易知:

其中

於是,

即:


那我就來一個推廣的公式吧(證明在文末):

時,有:

它是我最喜歡的公式之一。

這公式一出,可以解決一大堆無窮乘積的問題。

在計算過程中,我們還需這兩個常用公式:

下面開啟開掛模式

……


現在證明這個公式。

Weierstrass公式

可得:

分別換成 帶入 式,換成 帶入 ,然後相乘可得:


由於無窮乘積 的斂散性等同於無窮級數 的斂散性,於是取 我們知道 是收斂的,所以 也是收斂的。

事實上,由此還可以將結論推廣為: 時收斂,在 時發散,這隻需要注意相應級數 的斂散性就夠了。

至於求值,只需要注意以下展開式 並將 代入,馬上就可得到


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