1 − 2 + 4 − 8 + …

✍ dations ◷ 2025-09-04 23:29:11 #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

  • ST时段上升ST段上升(ST elevations)描述的是心电图中ST节段较基准线异常上升的征象。若肢导极在J点(英语:J-point)后0.04秒的基准线上升大于 0.1 mV (一小格),或胸前导程基准线上升大于 0.2 mV
  • 劈腿族劈腿族(promiscuity)是指同时拥有两位或更多情人者。华人古时有“脚踏两条船”(台语俗谚:“双脚踏双船,心肝乱纷纷”)的说法,形容一个人用情不专,在两个对象之中周游不定。“劈腿”
  • 机械加工机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态,分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化,称冷
  • 百年理工学院百年理工学院(英语:Centennial College of Applied Arts and Technology)是加拿大安大略省历史最悠久的公立大专院校,在该省多伦多市设有四座校园,主要服务大多伦多地区东部的居
  • 沃卓斯基姐妹Thea Bloom (1993年10月30日 - 2002年12月申请离婚) Karin Winslow (2009–至今)沃卓斯基姐妹(英语:The Wachowskis),原称沃卓斯基兄弟(Wachowski Brothers)或沃卓斯基姐弟,是人们对
  • 国际乐谱典藏计划国际乐谱典藏计划 (英语:International Music Score Library Project,缩写:IMSLP)是一个以Wiki为基础,集合公共领域的乐谱的虚拟乐谱数据库计划。从2010年6月6日开始,国际乐谱典藏
  • 朱印船朱印船为17世纪前期日本江户幕府时代,自政府得到海外贸易特许的船只。之所以称为朱印船,是因为这些船只都有来自幕府签发的“朱印状”(海外渡航许可证)。朱印状是一种类似许可证
  • 里诺市里诺(英语:Reno)又译雷诺是美国内华达州北部瓦肖县 (Washoe County) 里的一个城市,亦是县政府的所在地。根据2010年人口普查,里诺市区内人口为22万5221人,处于拉斯维加斯(Las Vegas
  • 特赦或缓刑令特赦指以行政权免除罪犯全部或部分的服刑。宋代以前中国即存在特赦,有所谓“八议”之同罪异罚之说。学者认为特赦权的开始始于19世纪的英国君主,在司法独立以及国会扩权的时代
  • 英美协定英美协定(英语:United Kingdom – United States of America Agreement,缩写为 UKUSA,/juːkuːˈsɑː/)是一份多边通信条约,让参加国家之间可以共享各项军事与机密情报。参与国