ما هي مسألة بازل؟

1 + 1/4 + 1/9 + ⋯ = π²/6
Σ 1/n² = π²/6 ≈ 1.64493. أويلر، 1734.

تسأل مسألة بازل: ما القيمة الدقيقة لـ 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + ⋯؟ المتسلسلة متقاربة، لكن إلى ماذا؟ طرحها بيترو مينغولي عام 1650. وأعجزت كل رياضي لمدة 84 عامًا حتى حلّها أويلر عام 1734 وهو في الثامنة والعشرين من عمره.

المجاميع الجزئية لـ 1+1/4+1/9+... تتقارب نحو π²/6
11.211.421.63π²/6S(n)13467100n

تقترب المجاميع الجزئية من π²/6 ≈ 1.6449 ببطء. أثبت أويلر أن النهاية تساوي π²/6 عام 1734، رابطًا التحليل بالهندسة.

حلّل أويلر في برهانه متسلسلة تايلور لـ sin(x)/x كجداء لا نهائي على جذورها ±π، ±2π، ±3π… وبمقارنة معامل x² في صيغة الجداء بمعامل تايلور نحصل مباشرة على Σ 1/n² = π²/6. يُعدّ هذا من أشهر الحسابات في الرياضيات، وظهور π هنا ليس مصادفة: فللدوائر والكرات ارتباطات طبيعية بمجاميع الأعداد الصحيحة عبر دالة زيتا لريمان.

الحدود الثمانية الأولى من متسلسلة بازل: 1/n²
0.5110.250.111110.06250.040.027780.020410.01562n=1n=2n=3n=4n=5n=6n=7n=8

كل حد 1/n² يتناقص بسرعة. مجموعها يتقارب إلى π²/6 ≈ 1.6449 بالضبط.

تتعمم النتيجة: ζ(4) = π⁴/90، ζ(6) = π⁶/945، وجميع قيم زيتا الزوجية هي مضاعفات نسبية لقوى π. أما القيم الفردية ζ(3)، ζ(5)، ζ(7)… فهي أكثر غموضًا بكثير. أثبت أبيري أن ζ(3) عدد غير نسبي عام 1978، لكن لا توجد صيغة مغلقة بدلالة π.

فكرة برهان أويلر: sin(x)/x كجداء لا نهائي
sin(x)/x = (1−x²/π²)(1−x²/4π²)(1−x²/9π²)…
Comparing x² coefficient: −1/π² − 1/4π² − 1/9π² − … = −1/6
Therefore 1/1² + 1/2² + 1/3² + … = π²/6 ∎
احتمال مدهش

احتمال أن عددين صحيحين يُختاران عشوائيًا لا يشتركان في عامل مشترك (أوليان فيما بينهما) هو بالضبط 6/π²، وهو مقلوب π²/6. يبلغ هذا الاحتمال تقريبًا 60.8%. وهو يربط مسألة بازل مباشرة بنظرية الأعداد والاحتمالات.

مواضيع ذات صلة
Pi Riemann Zeta Apery
يُستخدم في
رياضيات
فيزياء
هندسة
🧬أحياء
💻علوم حاسوب
📊إحصاء
📈تمويل
🎨فنون
🏛عمارة
موسيقى
🔐تشفير
🌌فلك
كيمياء
🦉فلسفة
🗺جغرافيا
🌿بيئة
Want to test your knowledge?
Question
من طرح مسألة بازل ومتى؟
tap · space
1 / 10