我们来看看下面这个无穷级数:
E=1+1/2+1/3+1/4−1/5+1/6+1/7+1/8+1/9−1/10+1/11+1/12−1/13+1/14−1/15+1/16−1/17+1/18+1/19−1/20+1/21+1/22+1/23+1/24+12/5−1/26+1/27+1/28−1/29−1/30+1/31+⋯ .
乍一看这是著名的调和级数∑1/k 。调和级数的每一项前面符号都是正的,在数学分析课上讲到它是发散的。而上面这个级数里有些项的前面是负号,但是到底哪些项前面的符号是负的,却看不太清楚。
事实上负号的规则是这样的:所有的奇素数要么是4k+1型的(如5, 13, 17等),要么是4k+3型的(如3, 7, 11等)。把一个自然数唯一素数分解后,如果里面有奇数个4k+1型的素数的因子,那么就取此项为负。
比如5, 13, 17是4k+1型素数,所以1/5, 1/13, 1/17这些项前面是负数。10=2*5,15=3*5,125=5*5*5,都有奇数个4k+1型素因子,所以1/10, 1/15和1/125这些项前面也是负数,。相反,25=5*5, 21=3*7等等都只有偶数个4k+1型素因子,1/21, 1/25等项前就是正数了。
说来说去,那这个级数收敛不收敛,如果收敛,级数和是多少呢?答案是,这个级数收敛,和不是别的,恰恰就是圆周率π!
其实象调和函数这样,每项的绝对值趋于0却发散的级数,我们总能适当地改变其中某些项的符号,使得改过后的级数收敛到任何想要的数上。所以改动其中一些项的符号能使其收敛到π并不让人吃惊,这里有趣的是我们能具体知道要改动哪些项的符号。
这个结果由伟大的欧拉给出。具体的证明并不难,很象是一个高明的厨师令人眼花缭乱的烹调过程。可以看这篇文章《欧拉的奇迹》(英文)的介绍:
网页链接
北星微博
欧拉玩起级数来真是得心应手啊![[嘻嘻]](https://h5.sinaimg.cn/m/emoticon/icon/default/d_xixi-643ef6e48d.png)
吉布斯小章
一开始以为黎曼重排定理,把条件收敛的级数打乱重排可以收敛到任意值
后来发现不是
Diskman-YJ
所以计算机就是用这个方法把圆周率算到60万亿位的喽?
非农闪
更像是魔术师把兔子从帽子里拿出来
Limint2021
1/25打成了12/5了
kenbek
上帝創造的公式
恋夏e足哇哈哈0911
欧拉,我的超人!
小维Chiu-Hiaujui
分析的化身
lucre88
数学之美
丁家零三
第一次读《无穷分析引论》,看到欧拉在各种排山倒海般的无穷级数、无穷乘积间自由切换,简直惊呆了。
妹妮呢妈
一只猫仔妮
提琴协奏-唐亮
// 北星微博:欧拉玩起级数来真是得心应手啊![[嘻嘻]](https://h5.sinaimg.cn/m/emoticon/icon/default/d_xixi-643ef6e48d.png)
aves
人类数学第一人