La serie armonica

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = infinity
diverge, ma più lentamente di qualsiasi altra serie divergente

La serie armonica è la somma di tutte le frazioni unitarie. Ogni termine 1/n tende a 0, ma la somma totale cresce senza limite. Questo è uno dei primi grandi shock dell'analisi: termini sempre più piccoli non garantiscono che una serie converga.

Oresme's proof: grouping shows divergence
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Each group ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 and 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
We can always add another group ≥ 1/2, so the total grows without bound. QED (Oresme ~1360)
H(n) grows like ln(n) plus γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) and ln(n) grow together, always differing by approximately γ ≈ 0.5772. Both diverge: to reach H(n) = 100 requires about 10^43 terms.

How absurdly slow: milestones for H(n) exceeding round numbers
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

~10^43 terms are needed to reach H(n)=100. More than atoms in the observable universe.

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Fatti chiave sulla serie armonica

La serie armonica è 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... e diverge, anche se i termini tendono a zero. Nicole Oresme ne diede la dimostrazione classica per raggruppamento nel XIV secolo. Le somme parziali crescono come ln(n) + γ, dove γ è la costante di Euler-Mascheroni. Per questo la divergenza è estremamente lenta: servono più di 10^43 termini per arrivare a 100. Anche la somma dei reciproci dei numeri primi diverge, ma ancora più lentamente.

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