回答:
積分を取る #int_1 ^ ooxe ^ -xdx#これは有限であり、それは限界があることに注意してください #sum_(n = 2)^ oo n e ^( - n)#。従ってそれは収束的です #sum_(n = 1)^ oo n e ^( - n)# もです。
説明:
積分テストの正式な声明では、 #fin 0、oo)rightarrowRR# 負ではない単調減少関数。それから合計 #sum_(n = 0)^ oof(n)# 以下の場合に限り収束します。 # "sup" _(N> 0)int_0 ^ Nf(x)dx# 有限です。 (Tau、Terence。Analysis I、第2版。Hindustanbook agency。2009)。
この文は少し技術的に思えるかもしれませんが、その考え方は次のとおりです。この場合、関数を取る #f(x)= xe ^( - x)#ということに注意してください #x> 1#、この機能は減少しています。微分を取ることによってこれを見ることができます。 #f '(x)= e ^( - x)-xe ^( - x)=(1-x)e ^( - x)<0#以来、 #x> 1#、 そう #(1-x)<0# そして #e ^( - x)> 0#.
これのために、私達はあらゆるのためにそれに注意します #ninNN _(> = 2)# そして 1、oo)#の#x そのような #x <= n# 我々は持っています #f(x)> = f(n)#。だから #int_(n-1)^ nf(x)dx> = int_(n-1)^ nf(n)dx = f(n)#、 そう #sum_(n = 1)^ Nf(n)<= f(1)+ sum_(n = 2)^ Nint_(n-1)^ nf(x)dx = f(1)+ int_1 ^ Nf(x) dx#.
#int_1 ^ oof(x)dx = int_1 ^ ooxe ^( - x)dx = -int_(x = 1)^ ooxde ^( - x)= - xe ^( - x)| _1 ^ oo + int_1 ^ ooe ^ (-x)dx##= - xe ^( - x)-e ^( - x)| ^ oo_1 = 2 / e# 部品による統合を使用して #lim_(xrightarrowoo)e ^ -x = lim_(xrightarrowoo)xe ^ -x = 0#.
以来 #f(x)> = 0#、 我々は持っています #e / 2 = int_1 ^ oof(x)dx> = int_1 ^ Nf(x)dx#、 そう #sum_(n = 1)^ Nf(n)<= f(1)+ 2 / e = 3 / e#。以来 #f(n)> = 0#シリーズ #sum_(n = 1)^ Nf(n)# 増加する #N# 増加します。それはによって制限されているので #3 / e#それは収束しなければならない。だから #sum_(n = 1)^ oof(n)# 収束します。