1 − 2 + 4 − 8 + …

✍ dations ◷ 2025-12-09 10:39:19 #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

  • 非预期怀孕非预期怀孕(Unintended pregnancies)也称为意外怀孕、非计划怀孕或非期望怀孕,是在受孕时,女方没有预期会怀孕(或是不希望怀孕),却发生的怀孕,没有预期要怀孕的原因可能是时机不宜或
  • 多倍体细胞染色体倍性是指细胞内同源染色体的数目,只有一组最基本的称为“单套”或“单倍体”(haploid),两组备份称为“双套”或“二倍体”(diploid)。多倍体的细胞则有更多套的染色体。其中
  • 氰酸氰酸是一种无色、有毒的液体,沸点23.5°C,熔点-81°C。在0°C时,氰酸会转变成氰白(一种白色固体,是氰酸与三聚氰酸的混合物)。氰酸的气味类似水蜜桃味。结构上与雷酸(Fulminic acid
  • 代茶冬青树代茶冬青(学名:Ilex vomitoria)是原产于北美洲东南部的冬青,包括美国马里兰州南至佛罗里达州及西至奥克拉荷马州及德克萨斯州与墨西哥恰帕斯州。代茶冬青是一种常绿植物,高5-9米,
  • 真盘龙亚目真盘龙亚目(Eupelycosauria)起初指的是盘龙目的一个亚目,但现在重新定义为真盘龙类,是合弓动物的一个演化支,包括大多数盘龙类、兽孔目、哺乳类。它们首次出现于石炭纪晚期(早宾夕
  • 王不留行王不留行可以指:
  • 安第斯之声安第斯之声(西班牙语:La Voz De Los Andes;英语:The Voice of the Andes;简称HCJB)是一家总部位于厄瓜多尔的国际广播电台,由美国环球广播宣教团契(英语:World Radio Missionary Fell
  • 夏津县夏津县是中国山东省德州市所辖的一个县。夏津县辖:银城街道、北城街道、南城镇、苏留庄镇、新盛店镇、雷集镇、郑保屯镇、白马湖镇、东李官屯镇、宋楼镇、香赵庄镇、双庙镇、
  • 贝尔氏麻痹症贝尔氏麻痹症(Bell's palsy)是面部瘫痪之一种,由颅神经VII(面神经)的功能障碍引起,导致无力控制受影响一侧的面部肌肉。通常受影响一侧眼睛不能闭合。眼睛必须防止干燥,否则角膜可
  • 103<< 100101102103104105106107108109>> 103是102与104之间的自然数。