То есть у меня в распоряжении есть некое количество теорем, критериев, приемов, и я должен с помощью их перейти к функции, про которую уже это все известно?
Как один из методов. Данный называется Comparison test. Есть еще Absolute Convergence test.
Другой путь вам уже сказали - найти первообразную и показать, что искомый интеграл сходится.
Наверное есть еще какие-то.