Szereg harmoniczny

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = nieskończoność
rozbieżny, ale wolniej niż każdy inny klasyczny szereg rozbieżny

Szereg harmoniczny jest sumą wszystkich ułamków jednostkowych. Każdy wyraz 1/n dąży do zera, co mogłoby sugerować zbieżność sumy, ale tak nie jest. Dowód wykorzystuje grupowanie: 1/3+1/4 > 1/2, następnie 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, a każda kolejna taka grupa dodaje co najmniej 1/2, więc suma przekroczy każdą granicę. Mimo to szereg rozbiega się niezwykle powoli: aby suma częściowa osiągnęła 100, potrzeba więcej wyrazów niż atomów w obserwowalnym wszechświecie.

Dowód Oresme’a: grupowanie pokazuje rozbieżność
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Each group ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 and 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
We can always add another group ≥ 1/2, so the total grows without bound. QED (Oresme ~1360)
H(n) rośnie jak ln(n) plus γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) i ln(n) rosną razem, różniąc się w przybliżeniu o γ ≈ 0,5772. Obie funkcje rosną bez ograniczeń: aby osiągnąć H(n) = 100, potrzeba około 10^43 wyrazów.

Jak absurdalnie wolno: progi, przy których H(n) przekracza okrągłe liczby
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

Do osiągnięcia H(n)=100 potrzeba około 10^43 wyrazów — więcej niż atomów w obserwowalnym wszechświecie.

Powiązane tematy
Gamma Meissel-Mertens Dzeta Riemanna
Najważniejsze fakty o szeregu harmonicznym

Szereg harmoniczny 1 + 1/2 + 1/3 + ... jest rozbieżny, co udowodnił Nicole Oresme około 1350 roku. Mimo że każdy wyraz dąży do zera, suma przekracza każdą granicę. Sumy częściowe rosną jak ln(n) + gamma, gdzie gamma ≈ 0,5772 to stała Eulera-Mascheroniego. Po milionie wyrazów suma wynosi zaledwie około 14. Aby osiągnąć 100, potrzeba ponad 10^43 wyrazów. Szereg naprzemienny 1 - 1/2 + 1/3 - ... jest już zbieżny i daje ln 2.

Stosowana w
Matematyka
Fizyka
Inżynieria
🧬Biologia
💻Informatyka
📊Statystyka
📈Finanse
🎨Sztuka
🏛Architektura
Muzyka
🔐Kryptografia
🌌Astronomia
Chemia
🦉Filozofia
🗺Geografia
🌿Ekologia
Want to test your knowledge?
Question
Gdzie szereg harmoniczny pojawia się w fizyce?
tap · space
1 / 10