四个反直觉的数学真理 欧拉恒等式证明( 三 )


这些年来e的近似值的位数,维基百科 。在我们试图理解它的存在时,会产生更多的问题 。
第三个,泰勒级数对于上面的e,泰勒级数为:

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e的一次方等于多少:
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我们知道这个级数是收敛的,收敛于超越常数e 。另一个类似的级数是调和级数:
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调和级数你可能会觉得这个级数也是收敛的 。前一百万项的总和大约是14.8 。但是如果我们假设调和级数收敛,收敛于S:
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那么:
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但:
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因此:
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这是不可能的 。因此,我们知道这个级数是发散的 。然而,在1914年,A.J.肯普纳(A.J. Kempner)发表了一篇题为“一个奇怪的收敛级数”的论文,证明了调和级数:
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稍微修改一下,实际上是收敛的 。即去掉分母中包含“9”的值的调和级数 。起初,肯普纳认为这个级数的上限应该在80以下 。从那时起,进一步研究表明该序列收敛到略低于23的值,约为22.92067 。当你第一次思考它的时候,这是非常奇怪的 。
从发散的级数中删除一些元素,最终会使级数收敛 。但是,大多数三位数的分母值都包含“9”,这使得这个级数的收敛速度还不够快 。但这显然引出了一个问题,你能从调和级数中删除的最小元素的数量是多少才能使它收敛?
第四个,拉马努詹求和如果你用计算器,开始加1 + 2 + 3 + 4 + 5,一直加下去,你会认为你会得到一个非常大的正数 。
但让我告诉你一些完全违背直觉的事情:
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这意味着,如果你把所有自然数相加,你会得到:
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首先,我们需要一些铺垫:
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让我们从第三个求和N?(N_2,下标可能不显示)开始 。如果1和-1个数的和是偶数,从对称性得知N?=0;如果是奇数,结果就是1,然后我们取平均值,是1/2 。
现在让我们来看看我们的N_1,也就是上面的第二个求和 。具体来说,我们把和乘以2:
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正如你所看到的,如果我们把上面的计算式上下一一相加,我们得到:
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我们已经知道N_2= 1/2 ,所以N_1= 1/4,所以现在我们基本上有了所有我们需要的东西来实现这个数学奇迹 。
让我们看看第一个求和N,从N_1中减去它,得到:
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我们已经知道N_1=1/4,所以:
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所有自然数的和是-1/12!(当然,这是荒谬的),欢迎留言指出这个推导过程的问题所在 。

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