¿Alguna serie estrictamente limitada por la serie armónica no converge?

De hecho, la serie armónica es solo el comienzo de una familia infinita de series que divergen cada vez más lentamente:

[math] \ sum_ {n \ ge 1} \ frac {1} {n} [/ math] diverge como [math] \ ln n [/ math],
[math] \ sum_ {n \ ge e ^ 1} \ frac {1} {n \ ln n} [/ math] diverge como [math] \ ln \ ln n [/ math],
[math] \ sum_ {n \ ge e ^ {e ^ 1}} \ frac {1} {n \ ln n \ ln \ ln n} [/ math] diverge como [math] \ ln \ ln \ ln n [ /matemáticas],
[matemáticas] \ sum_ {n \ ge e ^ {e ^ {e ^ 1}}} \ frac {1} {n \ ln n \ ln \ ln n \ ln \ ln \ ln n} [/ matemáticas] diverge como [matemáticas] \ ln \ ln \ ln \ ln n [/ matemáticas],

En cada caso, perturbando ligeramente la serie reemplazando las [matemáticas] \ ln \ ln \ ldots \ ln n [/ math] en el denominador con [math] (\ ln \ ln \ ldots \ ln n) ^ {1 + \ epsilon} [/ math] para cualquier [math] \ epsilon> 0 [/ math] es suficiente para que converja. En ese sentido, esta familia demuestra dónde se encuentra el límite entre series divergentes y convergentes.

La prueba es una aplicación simple de la prueba integral.

Puede hacer una serie que crece como cualquier función suficientemente bien comportada, [matemática] f [/ matemática] simplemente haciendo que el término i-ésimo [matemática] f (i + 1) – f (i) [/ matemática]. Por ejemplo, podría hacer esto con la función inversa de Ackerman, que es una función de crecimiento particularmente lento.

No es muy elegante, pero demuestra que su pregunta es la misma (al menos cómo la estoy interpretando) como si hay funciones que crecen sin límite pero más lentamente que log (n) que definitivamente existen.

Hay muchas series estrictamente limitadas por las series armónicas que no convergen. Por ejemplo, [matemáticas] \ sum_ {n = 1} ^ {\ infty} \ frac {1} {n + 1} [/ matemáticas] está estrictamente debajo de [matemáticas] \ sum_ {n = 1} ^ {\ infty} \ frac {1} {n} [/ math] en cada término y no converge … Pero quizás esto sea “trampa”.

Menos trivialmente, hay ejemplos como [math] \ sum_ {n = 2} ^ {\ infty} \ frac {1} {n \ log (n)} [/ math], que están estrictamente delimitados por la serie armónica ( al menos, una vez que [math] n [/ math] es más grande que la base del logaritmo) pero no convergen.