1 − 2 + 4 − 8 + …

✍ dations ◷ 2025-06-08 08:07:59 #发散级数,交错级数

在数学中,1 − 2 + 4 − 8 + …是一个无穷级数,它的每一项都是2的幂而加减号则是交错地排列。作为几何级数, 它以 1 为首项,-2为公比。

作为实数级数,它发散到无穷,所以在一般意义下它的和不存在。在更广泛的意义下,这一级数有一个广义的和为⅓。

戈特弗里德·莱布尼茨于1673年已经细想过1 − 2 + 4 − 8 + …这个交替的发散级数。他认为经过从右边或左边相减,分别可以得到正无限及负无限,所以两个答案都是错的,而整个级数必为有限:

莱布尼兹并不是非常肯定这个级数有,但是他根据墨卡托方法推测它和⅓有关系。 在十八世纪,“一个数项级数的和可能等于一个并不是其逐项叠加的结果的有限数”是一个十分普通的观点,尽管现代数学观点同当时的观点并没有任何分别。

当克里斯提安·沃尔夫在1712年阅读了莱布尼兹对格兰迪级数的解法后, 他对此解法非常满意,并设法通过这种方法去寻求更多解决发散级数问题的数学方法(如 1 − 2 + 4 − 8 + 16 − …)。简明地说,如果某人以倒数第二项的函数来表示级数的部分和的话,他得到的结果会是 4 m + 1 3 {\displaystyle {\tfrac {4m+1}{3}}} = ,讨论到无限后就得到了级数和是 ⅓ 。莱布尼兹的直觉在这时让他避免了在沃尔夫的解法上费力气。他给沃尔夫回信,说他的解法有点意思,但是因几个原因而无效。 相邻的两个部分和并不收敛到任何一个特定值上,同时在任何有限条件下都有 = 2,而不是 = 。总之,可求和级数的项最终都应收敛到零;即使 1 − 1 + 1 − 1 + … 也可以被表示成这种级数的极限。莱布尼兹劝沃尔夫再好好考虑一下,认为他说不定“可以搞出一些于他于科学都有价值的东西。”

任何具有规律性、线性和稳定性的求和方法都能对等比数列(几何级数)求和

在这种情况下 = 1 且 = −2,所以级数和是 ⅓。

在他1755年的《Institutiones》上,莱昂哈德·欧拉采用了现在被称为欧拉变换的方式处理1 − 2 + 4 − 8 + …,得到了收敛级数½ − ¼ + ⅛ − 1/16 + …。因为后者的和为⅓,欧拉得出结论,认为1 − 2 + 4 − 8 + … = ⅓。他对于无穷级数的看法不太遵循现代方法。如今,我们称1 − 2 + 4 − 8 + …是欧拉可求和,其欧拉和是⅓。

欧拉变换以正项序列开始:

而前向差分序列是

这一序列与上一序列正好相同。因此对于每一,迭代前向差分序列均以Δ0 = 1开始。级数的欧拉变换如下:

上述级数是一收敛等比级数,按常规求和公式得出其和为⅓。

1 − 2 + 4 − 8 + … 的博雷尔和也是 ⅓;博雷尔于1896年介绍了博雷尔和极限的公式,这是他在关于1 − 1 + 1 − 1 + …后的首个实例之一。

相关

  • 蛔虫病蛔虫病(英语:ascariasis),是一种经线虫动物门的寄生虫蛔虫所导致的疾病。超过85%的感染病例─尤其是蛔虫数目非常少的情况下─是没有症状的。随着蛔虫数目的增加,便可能会出现症
  • 视黄醇结合蛋白质视黄醇结合蛋白质(英语:Retinol-binding protein,简称为RBP,又称为维甲醇结合蛋白质)是一具有多种功能的蛋白质家族,是结合了视黄醇的载体蛋白。对视黄醇结合蛋白质的评估在关于健
  • 免疫能力抑制免疫抑制(英语:immunosuppression)是指对于免疫应答的抑制作用。免疫抑制可由天然或人为因素导致。天然免疫抑制包括天然免疫耐受,机体可能会对自身组织成分不产生免疫应答。人
  • 西澳凉流西澳洋流(英语:West Australian Current或Western Australian Current),是位于南冰洋及南印度洋表面的寒流,具季节性,于冬季较弱,夏季较强,而且受当地风势影响。西澳寒流位于澳大利
  • 台糖量贩台湾糖业股份有限公司量贩事业部(简称:台糖量贩、台糖健康超市,英语:Taisuco)为台湾一间已结业的连锁量贩店及超市,属于台糖公司旗下事业体之一,成立于2000年,为全国首创结合生活量
  • 丝盘虫黏丝盘虫(Trichoplax adhaerens)是1883年由德国生物学家Franz Eilhard Schulze (1840-1921)在奥地利Graz大学的水族馆发现的。目前在扁盘动物门中仅确认此一种,一般称丝盘虫即
  • 新竹台中地震1935年新竹–台中地震是一起发生于1935年(昭和10年)4月21日清晨6时2分16秒的地震,其里氏震级为7.1,震中位于台湾台中市北北东30千米处的大安溪中游。因其震中位于今苗栗县三义乡
  • 萨迪克·汗萨迪克·阿曼·汗(英语:Sadiq Aman Khan;乌尔都语:صادق امان خان‎‎;1970年10月8日-),又译简世德、简萨迪,英国巴基斯坦裔工党政治家和律师,2016年5月起当选伦敦市长,2005
  • 三磷酸腺苷三磷酸腺苷(英语:adenosine triphosphate, ATP;也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸)在生物化学中是一种核苷酸,作为细胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。ATP在核酸合
  • KaedeKaede,一种光激活荧光蛋白质(英语:Photoactivatable fluorescent protein),起源于自然状态的石珊瑚目的蜿蜒曲纹珊瑚(Trachyphyllia geoffroyi)。Kaede 在日语中意为枫叶。当被紫外