두 항씩 묶은 부분합이 같아도 원래 급수가 수렴한 것은 아니다

두 항씩 묶은 부분합이 같아도 원래 급수가 수렴한 것은 아니다

붉은 벽돌과 밝은 줄눈이 반복되는 벽

사진: Pawel Wozniak · CC BY-SA 3.0 · 원본 출처

−1+1−1+1−1+1+⋯-1+1-1+1-1+1+\cdots

두 항씩 묶으면 모두 0이므로 합도 0이라는 답을 검토하자. SnS_n은 원래 순서의 처음 nn개 항의 합이다.

S2n=0,S2n−1=−1(n≥1).S_{2n}=0,\qquad S_{2n-1}=-1\qquad(n\ge1).

짝수 번째 부분합만 보면 0이지만 홀수 번째 부분합은 −1에 남는다. 따라서 전체 부분합은 한 값으로 수렴하지 않고 급수는 발산\boxed{\text{발산}}한다.

유한한 2n2n개 항의 합이 0이라는 계산은 맞다. 그 사실을 급수의 수렴으로 확장한 줄을 고친다. 항 an=(−1)na_n=(-1)^n이 0으로 가지 않는다는 필요조건으로도 검산할 수 있다.

번호와 부분합을 두 행으로 적게 하자. 항을 묶는 계산이 원래 모든 번호를 확인했는지 볼 수 있다.

출처·착안: Good Question 14. 문항과 예시 답안은 새로 작성했다.