Анализ утверждения: "если для всех n натуральных a_n >= 0 и сумма a_n сходится, то n*a_n -> 0". Верно ли утверждение? Приведите контрпримеры или доказательство

21 Ноя в 10:37
3 +3
0
Ответы
1
Утверждение неверно.
Контрпример. Пусть
an=0a_n=0an =0 при nnn не степени двух, а при n=2mn=2^mn=2m положим a2m=1m2a_{2^m}=\tfrac{1}{m^2}a2m =m21 для m≥1m\ge1m1. Тогда
∑n=1∞an=∑m=1∞1m2<∞, \sum_{n=1}^\infty a_n=\sum_{m=1}^\infty \frac{1}{m^2}<\infty,
n=1 an =m=1 m21 <,
но для n=2mn=2^mn=2m nan=2m⋅1m2→∞, n a_n=2^m\cdot\frac{1}{m^2}\to\infty,
nan =2mm21 ,
так что в частности nan↛0n a_n\not\to0nan 0.
Замечание (когда верно). Если дополнительно требовать, что (an)(a_n)(an ) невозрастающая последовательность неотрицательных чисел, то из сходимости ∑an\sum a_nan следует nan→0n a_n\to0nan 0. Доказательство: по признаку конденсации Коши сходимость ∑an\sum a_nan равносильна сходимости ∑2ka2k\sum 2^k a_{2^k}2ka2k , значит 2ka2k→02^k a_{2^k}\to02ka2k 0. Для произвольного nnn выберем kkk с 2k−1<n≤2k2^{k-1}<n\le 2^k2k1<n2k. Так как ana_nan невозрастающая,
nan≤2ka2k−1=2⋅(2k−1a2k−1)→0. n a_n\le 2^k a_{2^{k-1}}=2\cdot(2^{k-1}a_{2^{k-1}})\to0.
nan 2ka2k1 =2(2k1a2k1 )0.
21 Ноя в 10:47
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир