اگر مبحث سري ها را مطالعه كرده باشيم ، مي دانيم اولين موضوعي كه بلافاصله مطرح مي شود مساله ي همگرائي وواگرائي سري ها است .
يكي از مشهورترين سري هاي واگرا سري مي باشد كه به سري همساز معروف است .
سوال : اگر به جاي n ها اعداد اول را قرار دهيم ، رفتار سري
چگونه است؟
اولين بار اويلر در سال 1737 ثابت كرد كه اين سري واگرا مي باشد .
در اين جا اثباتي از اين موضوع كه از آن كلاركسون (Clarkson) است را مي آوريم .
پيش از اثبات ،يكي از آزمون هاي مشهور همگرائي سري ها كه به آزمون انتگرال معروف است را مي آوريم :
آزمون انتگرال : اگر تابع نزولي و
باشد آن گاه
همگرا است اگر
متناهي باشد و
واگرا است اگر
باشد .
اكنون به اثبات واگرائي سري مي پردازيم :
اگر اين سري همگرا باشد پس عددي طبيعي چون k موجود است كه.
فرض كنيد . براي عدد طبيعي دلخواه n،عدد 1+nQ را در نظر بگيريد . اين عدد برهيچ يك ازاعداد
بخش پذير نيست .[چرا؟] بنابراين همه ي عامل هاي اول 1+nQ در ميان اعداد اول
قرار دارند . بنابراين به ازاي هر
داريم :
[ چرا؟]
اما طرف راست اين نامساوي تحت تسلط سري هندسي همگراي مي باشد . پس سري
داراي مجموع هاي جزئي كراندار بوده ولذا همگرا است .[چرا؟]
اما :
واين يعني طبق آزمون انتگرال ، سري واگرا است واين با موضوع فوق در تناقض است .
بنابراين سري واگرا مي باشد .
منبع :كتاب نظريه تحليلي اعداد ، نوشته تام .م.آپوستل