15. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ผู้สอนอาจอธิบายเพิ่มเติมว่า ข้อสรุป 2 และ ข้อสรุป 3 ที่กล่าวมาข้างต้น สามารถเขียนในรูปทั่วไป ดังนี้
ข้อสรุป 3.1
ถ้า a n และ b n เป็นอนุกรมลู่เข้า และ , เป็นค่าคงตัว แล้ว (a n b n ) เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 n 1 n 1
ผู้สอนควรยกตัวอย่างเพิ่มเติม เพื่อสาธิตการใช้ข้อสรุป 3.1 ในการตรวจสอบการลู่เข้าของการอนุกรม
ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ตัวอย่าง จงพิจารณาว่า ( 53 3 3 4 ) เป็นอนุกรมลู่เข้า หรือเป็นอนุกรมลู่ออก
n 1 n n
แนวคิด พิจารณาอนุกรม 1
3
และ 3 3 4
n 1 n n 1 n
เนื่องจาก 13 เป็นอนุกรมพีที่มี p 3 ซึ่งมากกว่า 1 จะได้ว่า 13 เป็นอนุกรมลู่เข้า
n n 1 n n 1
เนื่องจาก 3 3 4 เป็นอนุกรมพีที่มี p 4 ซึ่งมากกว่า 1 จะได้ว่า 13 เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 n 3 n n 1
จากข้อสรุป 3.1 จะได้ว่า ( 53 3 3 4 ) เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 n n
5 2 n 3 5n
ตัวอย่าง จงพิจารณาว่า ( 7n )
n 1
เป็นอนุกรมลู่เข้า หรือเป็นอนุกรมลู่ออก
5 2 n 3 5n 5
n n
2
แนวคิด จัดรูป ( 7n ) 5 7 3 7
n 1
n 1
n n
พิจารณาอนุกรม 2 และ 5
7 7 n 1 n 1
n
2 2
7 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 7 ซึ่ง | r | 1
n 1
n
5
7 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 5 ซึ่ง | r | 1
n 1 7
n
5
n
จากข้อสรุป 3.1 จะได้ว่า 5 2
3 เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 7 7
5 2 35
n n
ทาให้ได้ว่า ( 7n ) เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1
15
16. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ผู้สอนควรเน้นย้ากับผู้เรียนถึงการนาข้อสรุป 4 ไปใช้งาน โดยเงื่อนไขสาคัญที่ทาให้เราสามารถสรุปว่า
(a
n 1
n b n ) เป็นอนุกรมลู่ออกนั้น มีดังนี้
กรณีแรก a n เป็นอนุกรมลู่เข้า และ
n 1
b เป็นอนุกรมลู่ออก หรือ
n 1
n
กรณีที่สอง a เป็นอนุกรมลู่ออก และ b เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1
n
n 1
n
16
17. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ต่อไป จะได้กล่าวถึงข้อควรระวังในการตรวจสอบ (a n b n ) ว่าเป็นอนุกรมลู่เข้า หรือลู่ออกนั้น
n 1
โดยหากเราทราบว่า a n และ b n เป็นอนุกรมลู่ออกทั้งคู่ แล้วเราไม่สามารถสรุปได้ว่า (a n b n ) เป็น
n 1 n 1 n 1
อนุกรมลู่เข้า หรือลู่ออก
จากข้อสรุป 4 และ ข้อควรระวัง ข้างต้น ผู้สอนควรได้เน้นย้ากับผู้เรียนเพื่อไม่ให้ผู้เรียนเกิด
ความสับสน ในการตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออกของ (a n b n ) ดังนี้
n 1
หากตรวจสอบแล้วว่า a n เป็นอนุกรมลู่ออก เรายังสรุปไม่ได้ในทันทีว่า (a n b n )
n 1 n 1
เป็นอนุกรมลู่ออก แต่ต้องตรวจสอบ b n เสียก่อนว่าเป็นอนุกรมลู่เข้าหรือลู่ออก ถ้าเป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1
จึงสรุปว่า (a n b n ) เป็นอนุกรมลู่ออก แต่ถ้าเป็นอนุกรมลู่ออก เราจะไม่สามารถสรุปได้ว่า (a n b n )
n 1 n 1
เป็นอนุกรมลู่เข้าหรือหรือลู่ออก โดยต้องไปใช้วิธีการอื่นในการตรวจสอบต่อไป
17
18. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
เมื่อผู้เรียนได้ศึกษาสมบัติของการลู่เข้าของอนุกรมแล้ว ได้แก่ ข้อสรุป 2 ข้อสรุป 3 และข้อสรุป 4
รวมทั้งข้อควรระวัง ดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น ผู้สอนควรยกตัวอย่างเพิ่มเติม เพื่อให้ผู้เรียนเกิดความเข้าใจ
เพิ่มมากขึ้น ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ตัวอย่าง จงตรวจสอบว่าอนุกรมที่กาหนดให้ต่อไปนี้ เป็นอนุกรมลู่เข้าหรืออนุกรมลู่ออก
n
5n
1. n 2
1
2. 2
n
n 1 n3 n 1 3
3 n 1 n 1
n n4 4 3
3.
4. 5
n 1 7
7
n 1 n
แนวคิด
2 1 1 1
1. จัดรูป n n3 n 2 n3
n 1 n 1
1
n 2 เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจากเป็นอนุกรมพีที่มี p = -2 ซึ่งน้อยกว่า 1
n 1
1
n 3 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมพีที่มี p = 3 ซึ่งมากกว่า 1
n 1
1 1 2 1
จากข้อสรุป 4 ทาให้ได้ว่า 2 n3 n n3 เป็นอนุกรมลู่ออก
n 1 n n 1
n
2 5n 2 n 5 n
2. จัดรูป
n 1 3 3
n
n 1 3
n
2
3 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 2 ซึ่ง | r | 1
n 1 3
18
19. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
n
5
3 เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 5 ซึ่ง | r | 1
n 1 3
n n n
2 5n
จากข้อสรุป 4 ทาให้ได้ว่า 2 5
เป็นอนุกรมลู่ออก
3 3 n 1 3n
n 1
3 1
n4 1
3. จัดรูป n
7
4 3
n 1 n n 1 n n
1
n 4 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมพีที่มี p = 4 ซึ่งมากกว่า 1
n 1
1
n 3 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมพีที่มี p = 3 ซึ่งมากกว่า 1
n 1
1 1 n3 n 4
จากข้อสรุป 3 ทาให้ได้ว่า 4 n3 n 7
n 1
เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 n
n 1 n 1
33
n n
4. จัดรูป 4 3
54
5 4 5 77
n 1 7 n 1
n
4
5 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 4 ซึ่ง | r | 1
n 1 5
n
3 3
7 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมเรขาคณิตที่มี r 7 ซึ่ง | r | 1
n 1
n n
จากข้อสรุป 2 และข้อสรุป 3 จะได้ว่า 3 3 54
เป็นอนุกรมลู่เข้า
4 5
n 1
77
n 1 n 1
4 3
ทาให้ได้ว่า เป็นอนุกรมลู่เข้า
5 7
n 1
19
21. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ผู้สอนควรเน้นย้ากับผู้เรียนเกี่ยวกับข้อสรุป 6 และการนาไปใช้ ในประเด็นต่อไปนี้
1. ข้อสรุป 6 ใช้ในการตรวจสอบการลู่ออกของ a n โดยพิจารณาลิมิตของลาดับ a n ถ้าลิมิตมีค่า
n 1
ที่ไม่เท่ากับศูนย์ หรือ ลิมิตไม่มีค่า เราสามารถสรุปได้วา a n เป็นอนุกรมลู่ออก
่
n 1
2. สาหรับกรณี ลิมิตของลาดับ a n มีค่าเท่ากับศูนย์ เราไม่สามารถสรุปได้ทันทีว่า a n เป็นอนุกรม
n 1
ลู่เข้า หรือ อนุกรมลู่ออก โดยอาจต้องใช้วิธีการอื่นในการตรวจสอบ
ผู้สอนควรยกตัวอย่างเพิ่มเติม เพื่อฝึกใช้ข้อสรุป 6 ในการตรวจสอบการลู่ออกของอนุกรม ซึ่งจะทาให้
ผู้เรียนเกิดความเข้าใจมากยิ่งขึ้น ดังตัวอย่างต่อไปนี้
2n
ตัวอย่าง 1. 2n เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจาก lim 2 1
n 1
n 1
n n 1
2. 2 3 n เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจาก n 2 3 n
n n
lim n 2 1
2n 3
n 1 2 3
3. (1)n n 2 เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจาก n 1) n n 2 ไม่มีค่า
lim(
n 1 3n 3n
4. (n 2 1) เป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจาก n 2 1) ไม่มีค่า
lim(n
n 1
21
22. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
2.4 การตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออก ของอนุกรมโดยวิธีการเปรียบเทียบ (comparison test)
ในหัวข้อย่อยนี้ ผู้เรียนจะได้ศึกษาถึงทฤษฎีบทในการตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออกของอนุกรม
(ข้อสรุป 7) รวมทั้งอธิบายตัวอย่างประกอบทฤษฎีบทดังกล่าว
ผู้สอนอาจอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อสรุป 7 ในประเด็นต่อไปนี้
1. เงื่อนไขสาคัญ คือ ลาดับ a n และ ลาดับ bn ต้องมากกว่าศูนย์ สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n
หากไม่สอดคล้องกับเงื่อนไขดังกล่าว ข้อสรุปนี้จะไม่เป็นจริง
เช่น ลาดับ a n 1 และ ลาดับ bn 1
ซึ่ง a n b n สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n
n n2
an เป็นอนุกรมลู่ออก แต่ bn เป็นอนุกรมลู่เข้า
n 1 n 1
2. การนาข้อสรุป 7 ไปใช้ ผู้เรียนต้องเข้าใจสมบัติของจานวนจริง ดังนี้
1 1 1 1
“ สาหรับจานวนจริงบวก x, y ถ้า x y แล้ว หรือ ถ้า x y แล้ว ”
x y x y
ดังนั้นผู้สอนควรอธิบายสมบัติของจานวนจริงดังกล่าว ให้ผู้เรียนเข้าใจเสียก่อน
ผู้สอนอาจยกตัวอย่างซึ่งไม่ซับซ้อนมากนัก เพื่อสาธิตการใช้ข้อสรุป 7 ในการตรวจสอบการลู่เข้า
การลู่ออกของอนุกรม ดังตัวอย่างต่อไปนี้
22
23. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ตัวอย่าง จงพิจารณาว่าอนุกรมต่อไปนี้ เป็นอนุกรมลู่เข้า หรืออนุกรมลู่ออก
n
1. 1
2. 3
n 1 n 1
3
n 1 n
วิธีทา
1. วิเคราะห์แนวคิด
ก่อนแสดงวิธีทา ผู้สอนควรใช้คาถามชวนผู้เรียนวิเคราะห์เพื่อเปรียบเทียบ อนุกรมที่โจทย์
1
กาหนดให้คือ กับ 13 และเมื่อพิจารณาพบว่า 13 เป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมพี
n 1 n 1
3
n n 1 n n 1
1
ซึ่ง p >1 จึงทาให้เชื่อได้ว่า น่าจะเป็นอนุกรมลู่เข้า ดังนั้นจึงควรเลือกใช้ข้อสรุป 7.1 เพื่อแสดง
n 1 n 1
3
1
n
n 1
3
1
ว่าเป็นอนุกรมลู่เข้า
1 1
วิธีทา ให้ลาดับ a n และเลือกลาดับ b n
n 13
n3
ตรวจสอบเงื่อนไขของข้อสรุป 7.1 ดังนี้
(1) สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n เราได้ว่า a n , bn 0
(2) สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n เราได้ว่า n 3 1 n 3
1 1
ดังนั้น 3
n 1 n
3
สรุปได้ว่า a n bn ทุกจานวนเต็มบวก n
1
พิจารณาอนุกรม 3
ซึ่งเป็นอนุกรมลู่เข้า เนื่องจากเป็นอนุกรมพี ซึ่ง p = 3 >1
n 1 n
จากข้อสรุป 7.1 จะได้ว่า 31 เป็นอนุกรมลู่เข้า #
n 1 n 1
2. วิเคราะห์แนวคิด
ก่อนแสดงวิธีทา ผู้สอนควรใช้คาถามชวนผู้เรียนวิเคราะห์เพื่อเปรียบเทียบ อนุกรมที่โจทย์
n
กาหนดให้คือ 3 กับ 1 ซึ่งเมื่อพิจารณา 1 พบว่าเป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจากเป็นอนุกรมพี
n n n 1 nn 1 n 1
n
ซึ่ง p =1 จึงทาให้เชื่อได้ว่า 3 น่าจะเป็นอนุกรมลู่ออก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้ข้อสรุป 7.2 เพื่อแสดง
n n 1
n
ว่า 3 เป็นอนุกรมลู่ออก
n 1 n
n
วิธีทา ให้ลาดับ a n 1 และเลือกลาดับ b n 3
n n
ตรวจสอบเงื่อนไขข้อสรุป 7.2 ดังนี้
23
24. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
(1) สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n >1 เราได้ว่า a n , bn 0
1 3n
(2) สาหรับทุกจานวนเต็มบวก n เราได้ว่า
n n
สรุปได้ว่า a n bn ทุกจานวนเต็มบวก n
พิจารณาอนุกรม a n 1 ซึ่งเป็นอนุกรมลู่ออก เนื่องจากเป็นอนุกรมพี ซึ่ง p =1
n 1 n 1 n
n
จากข้อสรุป 7.2 จะได้ว่า 3 เป็นอนุกรมลู่ออก #
n n 1
เมื่อผู้เรียนได้ศึกษาทฤษฎีบทต่างๆ ในการตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออกของอนุกรม ดังที่ได้กล่าว
มาแล้วข้างต้น ผู้สอนควรสรุปทฤษฎีบทดังกล่าวอีกครั้งเพื่อให้ผู้เรียนเห็นภาพรวม ดังนี้
2.1 ความหมายของอนุกรมพีและการตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออกของอนุกรมพี
2.2 สมบัติของการลู่เข้าของอนุกรม
2.3 การตรวจสอบการลู่ออกของอนุกรมโดยพิจารณาลิมิตของพจน์ที่ n ของอนุกรม
2.4 การตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออกของอนุกรมโดยใช้วิธีการเปรียบเทียบ (comparison test)
ผู้สอนอาจยกตัวอย่างเพิ่มเติมซึ่งเป็นโจทย์ระคน เพื่อให้ผู้เรียนได้ฝกใช้ทฤษฎีบทต่างๆ ดังกล่าว
ึ
ในการตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออก ของอนุกรม ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ตัวอย่าง จงพิจารณาว่าอนุกรมที่กาหนดให้ต่อไปนี้ เป็นอนุกรมลู่เข้า หรืออนุกรมลู่ออก
3. 3n2 n 5
2
1. 4n 5 2. n 3 n 3
n 1 n 1 5n 4n 1
n 1
n 1
n
5 5
n3
4. 2 5 5. 4 6. n
n 2
n 1 n 1 6n n 1 n6
คาตอบ
1. ลู่เข้า 2. ลู่ออก 3. ลู่ออก
4. ลู่เข้า 5. ลู่เข้า 6. ลู่ออก
24
25. คู่มือสื่อการสอนวิชาคณิตศาสตร์ โดยความร่วมมือระหว่าง
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
แบบฝึกหัดเพิ่มเติม
เรื่อง การตรวจสอบการลู่เข้า การลู่ออก ของอนุกรม
จงพิจารณาว่าอนุกรมที่กาหนดให้ต่อไปนี้ เป็นอนุกรมลู่เข้า หรืออนุกรมลู่ออก
5
5
1. 2n 2.
n 1 3 n 1
8
3 n7
n 1
3. n5 n 4. n 5 n 5
5 3
n 1 n 1
5. n 2n 2 1
2
6. n5
5 2n
n 1 7 1
n 1
n 1 n 1
3 6
n3
7. 2 8. n
n 1 6n n 1 n9
n 2
7n
9. n 10.
n 1 n 1 n 1 6 5
n n
25