Η Αρμονική Σειρά

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = άπειρο
αποκλίνει, αλλά πιο αργά από κάθε άλλη αποκλίνουσα σειρά

Η αρμονική σειρά είναι το άθροισμα όλων των μοναδιαίων κλασμάτων. Κάθε όρος 1/n τείνει στο μηδέν, κάτι που μπορεί να υποδηλώνει ότι το άθροισμα συγκλίνει, αλλά δεν συμβαίνει αυτό. Η απόδειξη χρησιμοποιεί ομαδοποίηση: 1/3+1/4 > 1/2, έπειτα 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, και κάθε τέτοια ομάδα προσθέτει τουλάχιστον 1/2, οπότε το συνολικό άθροισμα ξεπερνά κάθε φράγμα. Παρ' όλα αυτά αποκλίνει με εξαιρετικά αργό ρυθμό: για να φτάσει ένα μερικό άθροισμα το 100 απαιτούνται περισσότεροι όροι από ό,τι άτομα στο παρατηρήσιμο σύμπαν.

Η απόδειξη του Ορέμ: η ομαδοποίηση δείχνει απόκλιση
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Κάθε ομάδα ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 και 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
Μπορούμε πάντα να προσθέσουμε άλλη μία ομάδα ≥ 1/2, άρα το άθροισμα μεγαλώνει χωρίς φραγμό. QED (Ορέμ ~1360)
Το H(n) μεγαλώνει όπως το ln(n) συν γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

Το H(n) και το ln(n) μεγαλώνουν μαζί, διαφέροντας πάντα περίπου κατά γ ≈ 0.5772. Και τα δύο αποκλίνουν: για να φτάσει το H(n) = 100 χρειάζονται περίπου 10^43 όροι.

Πόσο παράλογα αργά: ορόσημα για το H(n) που ξεπερνά στρογγυλούς αριθμούς
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

Χρειάζονται περίπου 10^43 όροι για να φτάσει το H(n)=100. Περισσότεροι από τα άτομα στο παρατηρήσιμο σύμπαν.

Σχετικά θέματα
Γάμμα Μάιζελ-Μέρτενς Ζήτα του Ρίμαν ln 2
Βασικά στοιχεία για την Αρμονική Σειρά

Η αρμονική σειρά 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... αποκλίνει, παρότι οι όροι της τείνουν στο 0. Η κλασική απόδειξη του Ορέμ ομαδοποιεί τους όρους σε μπλοκ που προσθέτουν κάθε φορά τουλάχιστον 1/2. Η ανάπτυξη είναι εξαιρετικά αργή: τα μερικά αθροίσματα ικανοποιούν H_n ≈ ln(n) + γ, όπου γ είναι η σταθερά Όιλερ-Μασκερόνι. Για να ξεπεράσει το άθροισμα το 100 χρειάζονται περίπου 10^43 όροι. Η αρμονική σειρά βρίσκεται πίσω από τη συνάρτηση ζήτα του Ρίμαν, την αναλυτική θεωρία αριθμών και πολλά αποτελέσματα στην ανάλυση.

Χρησιμοποιείται σε
Μαθηματικά
Φυσική
Μηχανική
🧬Βιολογία
💻Επιστήμη υπολογιστών
📊Στατιστική
📈Χρηματοοικονομικά
🎨Τέχνη
🏛Αρχιτεκτονική
Μουσική
🔐Κρυπτογραφία
🌌Αστρονομία
Χημεία
🦉Φιλοσοφία
🗺Γεωγραφία
🌿Οικολογία
Want to test your knowledge?
Question
Πόσο αργά μεγαλώνει η αρμονική σειρά;
tap · space
1 / 10