อนุกรมฮาร์มอนิกคืออะไร?

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = ∞
ลู่ออก แต่ช้ากว่าอนุกรมลู่ออกอื่น ๆ ที่คุ้นเคย

อนุกรมฮาร์มอนิกคือผลบวกของเศษส่วนหนึ่งส่วนทุกตัว ทุกพจน์ 1/n มีค่าเข้าใกล้ศูนย์ ซึ่งอาจทำให้คิดว่าผลบวกน่าจะลู่เข้า แต่จริง ๆ แล้วไม่ใช่ หลักฐานใช้การจัดกลุ่ม: 1/3+1/4 > 1/2 จากนั้น 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2 และแต่ละกลุ่มเช่นนี้เพิ่มอย่างน้อย 1/2 ดังนั้นผลรวมจึงมากเกินขอบเขตใด ๆ ได้เสมอ ถึงอย่างนั้นมันก็ลู่ออกอย่างช้ามากผิดปกติ: หากต้องการให้ผลบวกย่อยถึง 100 ต้องใช้จำนวนพจน์มากกว่าจำนวนอะตอมในเอกภพที่สังเกตได้.

บทพิสูจน์ของโอเรม: การจัดกลุ่มแสดงว่าลู่ออก
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
แต่ละกลุ่ม ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 และ 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
เราสามารถเพิ่มอีกหนึ่งกลุ่มที่มีค่า ≥ 1/2 ได้เสมอ ดังนั้นผลรวมจึงเติบโตโดยไร้ขอบเขต QED (Oresme ~1360)
H(n) เติบโตเหมือน ln(n) บวก γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) และ ln(n) เติบโตไปด้วยกัน โดยต่างกันประมาณ γ ≈ 0.5772 อยู่เสมอ ทั้งคู่ลู่ออก: หากต้องการให้ H(n) = 100 ต้องใช้ประมาณ 10^43 พจน์

ช้าจนน่าทึ่งเพียงใด: หลักหมุดที่ H(n) สูงเกินค่ากลม ๆ
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

ต้องใช้ประมาณ 10^43 พจน์จึงจะได้ H(n)=100 มากกว่าจำนวนอะตอมในเอกภพที่สังเกตได้

หัวข้อที่เกี่ยวข้อง
แกมมา ไมเซิล-เมอร์เทนส์ ซีตาของรีมันน์
ข้อเท็จจริงสำคัญเกี่ยวกับอนุกรมฮาร์มอนิก

อนุกรมฮาร์มอนิก 1 + 1/2 + 1/3 + ... ลู่ออก พิสูจน์โดย Nicole Oresme ราวปี 1350 แม้ว่าทุกพจน์จะเข้าใกล้ศูนย์ แต่ผลรวมก็ยังเกินขอบเขตใด ๆ ได้เสมอ ผลบวกย่อยเติบโตเหมือน ln(n) + gamma โดยที่ gamma ≈ 0.5772 คือค่าคงที่ออยเลอร์-มัสเครอนี หลังหนึ่งล้านพจน์ ผลรวมยังมีค่าเพียงประมาณ 14 หากต้องการให้ถึง 100 ต้องใช้มากกว่า 10^43 พจน์ ส่วนอนุกรมสลับเครื่องหมาย 1 - 1/2 + 1/3 - ... ลู่เข้าไปหา ln 2.

ใช้ใน
คณิตศาสตร์
ฟิสิกส์
วิศวกรรมศาสตร์
🧬ชีววิทยา
💻วิทยาการคอมพิวเตอร์
📊สถิติ
📈การเงิน
🎨ศิลปะ
🏛สถาปัตยกรรม
ดนตรี
🔐วิทยาการเข้ารหัสลับ
🌌ดาราศาสตร์
เคมี
🦉ปรัชญา
🗺ภูมิศาสตร์
🌿นิเวศวิทยา
Want to test your knowledge?
Question
ทฤษฎีบทการจัดเรียงใหม่ของรีมันน์คืออะไร?
tap · space
1 / 10