Harmonická řada

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = nekonečno
diverguje, ale pomaleji než kterákoli jiná divergentní řada

Harmonická řada je součet všech jednotkových zlomků. Každý člen 1/n směřuje k nule, což může naznačovat, že součet konverguje, ale není tomu tak. Důkaz využívá seskupování: 1/3+1/4 > 1/2, potom 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, a každá taková skupina přidá alespoň 1/2, takže celek překročí libovolnou mez. Přesto diverguje mimořádně pomalu: aby parciální součet dosáhl 100, je potřeba více členů, než je atomů v pozorovatelném vesmíru.

Oresmův důkaz: seskupování ukazuje divergenci
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Každá skupina ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 a 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
Vždy můžeme přidat další skupinu ≥ 1/2, takže součet roste nade všechny meze. QED (Oresme ~1360)
H(n) roste jako ln(n) plus γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) a ln(n) rostou společně a vždy se liší přibližně o γ ≈ 0,5772. Obě funkce divergují: k dosažení H(n) = 100 je potřeba asi 10^43 členů.

Jak absurdně pomalu: milníky, kdy H(n) překročí kulatá čísla
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

K dosažení H(n)=100 je potřeba ~10^43 členů. To je více než atomů v pozorovatelném vesmíru.

Související témata
Gamma Meissel-Mertens Riemannova zeta
Klíčová fakta o harmonické řadě

Harmonická řada 1 + 1/2 + 1/3 + ... diverguje, což dokázal Nicole Oresme kolem roku 1350. Přestože každý člen míří k nule, součet překročí libovolnou mez. Parciální součty rostou jako ln(n) + gamma, kde gamma ≈ 0,5772 je Eulerova–Mascheroniho konstanta. Po milionu členů je součet teprve asi 14. K dosažení 100 je potřeba více než 10^43 členů. Střídavá řada 1 - 1/2 + 1/3 - ... konverguje k ln 2.

Používá se v
Matematika
Fyzika
Inženýrství
🧬Biologie
💻Informatika
📊Statistika
📈Finance
🎨Umění
🏛Architektura
Hudba
🔐Kryptografie
🌌Astronomie
Chemie
🦉Filozofie
🗺Geografie
🌿Ekologie
Want to test your knowledge?
Question
Kde se harmonická řada objevuje ve fyzice?
tap · space
1 / 10