Serlo: EN: Overview: convergence criteria

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Decision tree for convergence and divergence of series

We already introduced a series k=1ak as the sequence of the partial sums Sn=k=1nak. A sequence is convergent, if the sequence of partial sums is convergent . Else the series is divergent. Assuming the series is convergent we define the value of the infinite sum of the series k=1ak to be equal to the limit of the sequence.

In this chapter we will study different criteria or tests to determine whether a series is convergent or not. In further chapters, we will study each of this criteria more attentively and give a proof for each.

Criteria for convergence

We will give a proof for the following propositions in the respective main article for the criterion. Let a series k=1ak be given. There is an arsenal of criteria to examine convergence:

Absolute convergence

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Definition

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Cauchy criterion

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Beispiel

Leibniz criterion

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Majorant criterion

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Ratio test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Root test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Cauchy condensation test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Integral test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hinweis

Criteria for divergence

We are given a series k=1ak. To show that this series is divergent, there are multiple criteria:

Term test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Cauchy Test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Beispiel

Minorant criterion

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Quotient test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Square root test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Cauchy condensation test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Hauptartikel Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Integral test

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Satz

Convergence is independent from starting index

In the section about the Cauchy test we saw that the starting index is irrelevant for the study of convergence. If we have a series of the form k=1ak, then we could also consider the series k=10ak or k=4223ak. The only differences is the starting index k. This series all have the same convergence behaviour. So remember:

Vorlage:-

If we remove or alter finitely many summands, the individual values of the series will change of course, but the convergence behaviour stays the same. This fact is useful, you should always keep it in the back of your head. This could be useful in those cases, where you are not interested in the exact values of the series, but only if it converges or not.

Mathe für Nicht-Freaks: Vorlage:Beispiel

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