和差化积与比较判别法。由(1)知 0<an<bn<2π,所以 2(an+bn) 和 2(bn−an) 均在 (0,2π) 内,正弦为正且小于自变量。于是
an=cosan−cosbn=2sin2an+bnsin2bn−an<2⋅2an+bn⋅2bn−an=2bn2−an2<2bn2.
除以 bn>0,得 0<bnan<2bn。已知 ∑bn 收敛,所以 ∑2bn 收敛,由正项级数比较判别法,∑bnan 收敛。
泰勒估计。由(1)知 0<an<bn 且两者均趋于零。利用 cosx=1−2x2+o(x2),得
an=cosan−cosbn=2bn2−an2+o(bn2).
这里 o(an2) 可并入 o(bn2),因为 bn2an2≤1。除以 bn2 得
0<bn2an=21(1−bn2an2)+o(1)≤21+o(1).
因此存在 M>0、N,当 n≥N 时 0<bnan≤Mbn。由 ∑bn 收敛及比较判别法,尾级数 n=N∑∞bnan 收敛;添加有限项不改变敛散性,故所求级数收敛。