1/4 + 1/16 + 1/64 + 1/256 + …

✍ dations ◷ 2025-08-14 10:21:00 #级数

数学上,1/4 + 1/16 + 1/64 + 1/256 + ...是一无穷级数,在数学史上是其中一个较早给算出总和的例子,由阿基米德于公元前250-200年发现,其总和为1/3。一般来说,对于任何一个 a,若等比数列的第一项是 a,而公比为1/4,其收敛总和如下:

通常以正方形和三角形来展示“1/4 + 1/16 + 1/64 + 1/256 + ...”这一无穷级数;将一个正方形或一个三角形分成四等分,每一分的面积为原先的四分一,并不断重复(如图左)。

假设图左的正方形面积为1,则最大的黑色正方形面积为(1/2)x(1/2)= 1/4。同样地,第二大黑色正方形的面积为1/16,第三大黑色正方形面积为1/64。如此类推,黑色正方形占的所有面积为1/4 + 1/16 + 1/64 + ...,这也是所有灰色正方形或所有白色正方形所占的面积。由于这三种颜色的正方涵盖正个原先的正方形,数学上写成:

同样的几何方法也适用于三角形,如图右。如果大三角形的面积为1,则最大的黑色三角形的面积为 1/4,依此类推。另外,整个图案与其中的上部分次小三角形中的图案,具有自相似的性质。若图案不断重复,将形成一个谢尔宾斯基三角形。

阿基米德在其《抛物线的求积》中,以穷举法求抛物线内的面积,在过程中牵涉到一系列的三角形。左图有一抛物线,其中AE为割线,被分成相等线段,阿基米德证明三角形CDE和三角形ABC的和是三角形ACE面积的 1/4。然后,他分别在三角形CDE和三角形ABC上相似地各画上两个三角,这四个三角的面积总和为三角形CDE和三角形ABC的 1/4。如此类推,他证明抛物线与割线之间的面积是三角形ACE的4/3。

命题23:设一系列的面积 A , B , C , D , … , Z , 其中 A 最大,而每个面积为下一个面积的4倍,则:

为证明以上命题,阿基米德先计算:

别一方面:

将这方程式减去之前的方程式:

再在方程式两面各加上A,以得到最终结果

现今,1 + 1/4 + 1/16 + ... 的标准写法如下:


相关

  • 有效性在逻辑中,如果一个论证不能从真前提中得出假结论,则论证的形式是完全有效的。一个论证若被称为是有效的,则如果在其中所有前提都为真的每个模型中,结论也是真的。例如:“所有A是B
  • 泽西镑泽西镑(英语:Jersey pound)是英国皇家属地泽西目前的流通货币,其币值与英格兰英镑相当。在泽西,泽西磅与英格兰镑同样都是流通货币与法币,但在泽西之外的其他英国领土泽西镑仅能流
  • 尼科一世尼科一世(英语:Necho I)古埃及第二十六王朝的始祖,(公元前672年—公元前664年在位),曾作为亚述人的总督统治埃及尼罗河三角洲赛斯城,曾联合其他诸侯反抗。被击败后忠于亚述。其子普
  • 驻台湾外交机构/大使/代表驻台湾外交机构列表是列出所有驻台湾的外交代表机构,包括官方及非官方的机构。大部分国家在台北市设置具有大使馆功能的代表处,部分同时于高雄市、台中市设立具备领事馆功能之
  • 巴兹·鲁尔曼最佳导演1996年 《罗密欧与茱丽叶:后现代激情篇》澳洲电影学院奖最佳影片2013年 《了不起的盖茨比》 澳洲电影学院奖最佳导演1992年 《舞国英雄》2013年 《了不起的盖茨比》
  • 惠宗元惠宗妥懽贴睦尔(蒙古语: ᠲᠣᠭᠠᠨᠲᠡᠮᠦᠷ,鲍培转写:toγan temür,西里尔字母:Тогоонтөмөр;1320年5月25日-1370年5月23日),清刊《元史》、清修《续资治通鉴》改译托
  • Fungal DiversityFungal Diversity是一个同行评审的科学期刊,内容涵盖真菌的多样性、系统分类学与分子系统发生学等真菌学主题,是中国科学院昆明植物研究所(英语:Kunming Institute of Botany)的
  • 蜘蛛学动物学人类学 · 人与动物关系学 蜜蜂学 · 节肢动物学 医学节肢动物学 · 鲸类学 贝类学 · 昆虫学 动物行为学 · 蠕虫学 两栖爬行动物学 · 鱼类学 软体动物学 · 哺乳动
  • 质子化在化学中,质子化是原子、分子或离子获得质子(H+)的过程。  简单的可以理解为和质子化合, 即结合一个质子,一般都是该物质有孤对电子,所以可以通过配位键结合一个质子。如H2O变成H
  • 约翰·卡鲁·埃克尔斯约翰·卡鲁·埃克尔斯爵士,AC,FRS,FRACP,FRSNZ,FAAS(英语:Sir John Carew Eccles,1903年1月27日-1997年5月2日),澳大利亚神经生理学家,1963年因在突触研究方面取得进展而获得诺贝尔生理