正項級数Σa(n)(n=1,∞)が発散するとき、級数Σa(n)/(1+a(n))(n=1,∞)の収束発散を調べよ。
という問いに対して、以下のような解を考えました。間違いがあれば指摘してください。
解答
(1)a(n)→K (n→∞,K>=0)のとき
極限の定義より-ε<a(n)-K<ε(n>=N,ε>0)が成り立つので
K-ε<a(n)<K+ε
したがって
a(n)/(1+K+ε)<a(n)/(1+a(n))<a(n)/(1+K-ε)
よって
(1+K+ε)^(-1)Σa(n)(n=N,∞)<Σa(n)/(1+a(n))(n=N,∞)<(1+K-ε)^(-1)Σa(n)(n=N,∞)
も成り立つ。
級数においては、有限個の項を取り除いても収束発散は変わらないのでΣa(n)(n=N,∞)は発散。
したがって追い出しの原理よりΣa(n)/(1+a(n))(n=N,∞)は発散し、有限のΣa(n)/(1+a(n))(n=1,N)
を加えても収束発散は変わらないからΣa(n)/(1+a(n))(n=1,∞)は発散する。
(2)a(n)→∞のとき
a(n)/(1+a(n))=1/((1/a(n))+1)→1 (n→∞)
より、同様に極限の定義から1-ε<a(n)/(1+a(n))<1+ε(n>=N)
よってΣ(1-ε) (n=N,∞)<Σa(n)/(1+a(n)) (n=N,∞)<Σ(1+ε) (n=N,∞)
を得るので、(1)と同様に考えてΣa(n)/(1+a(n)) (n=1,∞)は発散する。

いかがでしょう。表記法が間違っていたらすみません。
Σa(n) (n=1,∞) は数列a(n)をn=1から無限まで足し合わせることを意味しています。