Chuỗi điều hòa

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = vô hạn
phân kỳ, nhưng chậm hơn mọi chuỗi phân kỳ quen thuộc khác

Chuỗi điều hòa là tổng của mọi phân số đơn vị. Mỗi số hạng 1/n đều tiến về 0, điều này có thể khiến ta nghĩ rằng tổng sẽ hội tụ, nhưng không phải vậy. Chứng minh dùng cách nhóm: 1/3+1/4 > 1/2, rồi 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, và mỗi nhóm như thế đều đóng góp ít nhất 1/2, nên tổng cuối cùng vượt qua mọi cận. Tuy vậy, nó phân kỳ cực kỳ chậm: để đạt tổng riêng bằng 100 cần nhiều số hạng hơn số nguyên tử trong vũ trụ quan sát được.

Chứng minh của Oresme: cách nhóm cho thấy sự phân kỳ
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Mỗi nhóm ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 và 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
Ta luôn có thể thêm một nhóm nữa ≥ 1/2, nên tổng tăng không bị chặn. QED (Oresme ~1360)
H(n) tăng như ln(n) cộng γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) và ln(n) tăng cùng nhau, luôn chênh nhau xấp xỉ γ ≈ 0.5772. Cả hai đều phân kỳ: để đạt H(n) = 100 cần khoảng 10^43 số hạng.

Chậm đến mức phi lý: các mốc khi H(n) vượt qua những số tròn
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

~10^43 số hạng là cần thiết để đạt H(n)=100. Nhiều hơn số nguyên tử trong vũ trụ quan sát được.

Chủ đề liên quan
Gamma Meissel-Mertens Zeta Riemann
Các dữ kiện chính về chuỗi điều hòa

Chuỗi điều hòa 1 + 1/2 + 1/3 + ... là chuỗi phân kỳ, được Nicole Oresme chứng minh khoảng năm 1350. Dù mọi số hạng đều tiến về 0, tổng vẫn vượt qua mọi cận. Các tổng riêng tăng như ln(n) + gamma, trong đó gamma ≈ 0.5772 là hằng số Euler-Mascheroni. Sau một triệu số hạng tổng mới chỉ khoảng 14. Để đạt 100 cần hơn 10^43 số hạng. Chuỗi luân phiên 1 - 1/2 + 1/3 - ... lại hội tụ về ln 2.

Được dùng trong
Toán học
Vật lý
Kỹ thuật
🧬Sinh học
💻Khoa học máy tính
📊Thống kê
📈Tài chính
🎨Nghệ thuật
🏛Kiến trúc
Âm nhạc
🔐Mật mã học
🌌Thiên văn học
Hóa học
🦉Triết học
🗺Địa lý
🌿Sinh thái học
Want to test your knowledge?
Question
Chuỗi điều hòa liên hệ với gamma như thế nào?
tap · space
1 / 10