1 − 2 + 4 − 8 + …

✍ dations ◷ 2025-07-01 08:25:42 #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

  • HCNO雷酸,是一种化合物,分子式为HCNO。它的银盐在1800年由爱德华·查尔斯·霍华德(Edward Charles Howard)发现,后来在1824年由尤斯图斯·冯·李比希进行了研究。它是一种有机酸,是异
  • 詹姆斯·格利姆詹姆斯·吉尔伯特·格利姆(英语:James Gilbert Glimm,1934年3月24日-),美国数学家,美国数学学会前主席,石溪大学杰出教授。
  • Nbsub2/subOsub5/sub五氧化二铌是铌的氧化物之一,化学式为Nb2O5。白色粉末。不溶于水,难溶于酸,可溶于熔融硫酸氢钾或碱金属碳酸盐和氢氧化物中。铌用硝酸和氢氟酸混酸溶解得氟铌酸,经萃取铌和反萃
  • 朱森元朱森元(1930年10月26日-),中国液体火箭发动机专家。生于江苏溧阳。1949年至1952年在南京大学航空系学习。1960年在莫斯科包曼高工获副博士学位。中国运载火箭技术研究院研究员。
  • 塞缪尔·约翰逊塞缪尔·詹森(英语:Samuel Johnson,1709年9月7日-1784年12月3日(儒略历)),常称为詹森博士(Dr. Johnson),英国历史上最有名的文人之一,集文评家、诗人、散文家、传记家于一身。前半生名声
  • 大都会《大都会》(德语:Metropolis)是德国知名电影导演弗里茨·朗所执导的表现主义科幻默片,也是电影史上最重要的作品之一,于1927年1月10日于德国柏林首映。本片的制作成本达五百万帝
  • Nasub3/subVOsub4/sub正钒酸钠是化学式为Na3VO4的无机化合物,含有正四面体的正钒酸根离子VO43−.。正钒酸钠是蛋白酪氨酸磷酸酶、碱性磷酸酶及许多ATP酶的酶抑制剂,其原理类似磷酸盐,VO43-离子会和
  • 岩仓具视岩仓具视(1825年10月26日-1883年7月20日)是日本政治家,对日本皇室有很大的影响力,也影响明治维新的发展。他出生于京都,是公家堀河康亲(日语:堀河康親)的第二子。岩仓具视异母妹是孝
  • 台南厅台南厅为台湾日治时期行政区划之一,设立于1901年(明治34年)11月至1920年10月间。1901年11月,台湾总督府以辨务署负责地方政务,而县及厅介于总督府与办务署之间,造成行政事务上的欠
  • 操作治疗学操作治疗学(英语:Manual therapy,manipulative therapy,或manual & manipulative therapy),又称手法治疗、徒手治疗、手技疗法,一种由物理治疗师、按摩师、整脊师与骨疗师所采用的