L=0으로 환원합니다: a0을 a0−L로 바꾸면 부분합은 sn−L이 되고 (목표는 0), Abel 합은 A(r)−L→0이 되며, n≥1에 대한 nan→0은 그대로입니다. 이제 A(r)→0이라 가정합니다.
부분합 sn=a0+⋯+an (s−1=0)에 대한 Abel 부분합 공식: 0≤r<1에서 A(r)=(1−r)∑n≥0snrn입니다.
정당화: nan→0이므로 (an)은 유계이고 sN=O(N)이며, 따라서 ∑snrn은 ∣r∣<1에서 절대수렴하고 (∑N∣r∣N<∞), 경계항 sNrN→0입니다(지수 감소가 다항 증가를 이깁니다).
이 조건 아래에서 an=sn−sn−1을 대입한 부분합 재배열 ∑(sn−sn−1)rn=(1−r)∑snrn이 정당합니다.
ε>0이 주어지면 n≥M에서 ∣nan∣≤ε인 M을 잡습니다 (nan→0). n,N≥M에 대해 ∣sN−sn∣=∣∑ak∣≤ε∑k1≤ε∣ln(n/N)∣입니다 (k1≤∫k−1kxdx 이용).
(1−r)∑rn=1이므로 sN−A(r)=(1−r)∑n≥0(sN−sn)rn입니다.
r=rN=1−N1로 두고 합을 n<M과 n≥M으로 나눕니다.
n<M 부분: ∣sN∣≤∣sM∣+εln(N/M)이므로 기여도는 N1M(∣sN∣+maxn<M∣sn∣)→0 (N→∞).
n≥M 부분은 (1−rN)=N1이므로 ε⋅N1∑n≥M∣ln(n/N)∣(1−N1)n 이하입니다.
지배 논증: u=n/N으로 두면, n≤N에서는 ∣lnu∣의 u=0 특이점이 적분가능하고(∫01∣lnu∣du=1), n>N에서는 (1−N1)n≤e−n/(2N) (N≥2)이라 꼬리가 ∣lnu∣e−u/2라는 적분가능한 envelope로 지배됩니다.
n<M 구간은 유한히 처리됩니다.
따라서 리만합에 대한 지배수렴으로, N→∞에서 이 식은 ∫0∞∣lnu∣e−udu로 수렴하므로, 기여도는 εC0 (유한 상수 C0=∫0∞∣lnu∣e−udu)로 수렴합니다.
N1n≥M∑lnNn(1−N1)n⟶∫0∞∣lnu∣e−udu<∞
rN→1이고 Abel 합이 0이므로 ∣A(rN)∣→0입니다.
따라서 limsupN→∞∣sN∣≤C0ε이고, ε>0이 임의이므로 sN→0 — 즉 ∑an=L이 수렴합니다.
가설 nan→0이 rN 가중치가 N 근처에 집중될 때 sn≈sN임을 보장한 것이 증명의 핵심입니다.