Що таке гармонічний ряд?

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = ∞
розбігається, але повільніше за будь-який інший розбіжний ряд

Гармонічний ряд — це сума всіх одиничних дробів. Кожний доданок 1/n прямує до нуля, і це може наводити на думку, що сума збігається, але це не так. Доведення використовує групування: 1/3+1/4 > 1/2, потім 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, і кожна така група додає щонайменше 1/2, тому сума перевищує будь-яку межу. Водночас ряд розбігається надзвичайно повільно: щоб часткова сума досягла 100, потрібно більше доданків, ніж атомів у спостережуваному Всесвіті.

Доведення Орема: групування показує розбіжність
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Кожна група ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 і 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
Ми завжди можемо додати ще одну групу ≥ 1/2, тож сума зростає без меж. QED (Орем, близько 1360).
H(n) зростає як ln(n) плюс γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) і ln(n) зростають разом, завжди відрізняючись приблизно на γ ≈ 0.5772. Обидві величини розбігаються: щоб досягти H(n) = 100, потрібно близько 10^43 доданків.

Наскільки це повільно: віхи для H(n), що перевищує круглі числа
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

Щоб досягти H(n)=100, потрібно приблизно 10^43 доданків. Це більше, ніж атомів у спостережуваному Всесвіті.

Пов’язані теми
Стала Ейлера—Маскероні γ Стала Мейсселя—Мертенса Дзета-функція Рімана
Ключові факти про гармонічний ряд

Гармонічний ряд 1 + 1/2 + 1/3 + ... розбігається; це довів Ніколя Орем приблизно 1350 року. Попри те що кожний доданок прямує до нуля, сума перевищує будь-яку межу. Часткові суми зростають як ln(n) + γ, де γ ≈ 0.5772 — стала Ейлера–Маскероні. Після мільйона доданків сума становить лише близько 14. Щоб досягти 100, потрібно понад 10^43 доданків. Знакозмінний ряд 1 - 1/2 + 1/3 - ... збігається до ln 2.

Used in
Mathematics
Physics
Engineering
🧬Biology
💻Computer Sci
📊Statistics
📈Finance
🎨Art
🏛Architecture
Music
🔐Cryptography
🌌Astronomy
Chemistry
🦉Philosophy
🗺Geography
🌿Ecology
Want to test your knowledge?
Question
Що таке знакозмінний гармонічний ряд?
tap · space
1 / 10