A Série Harmónica

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = infinito
diverge, mas mais lentamente do que qualquer outra série divergente

A série harmónica é a soma de todas as frações unitárias. Cada termo 1/n tende para zero, o que pode sugerir que a soma converge, mas não converge. A prova usa agrupamentos: 1/3+1/4 > 1/2, depois 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, e cada grupo desses acrescenta pelo menos 1/2, por isso o total ultrapassa qualquer limite. Ainda assim, diverge com lentidão extraordinária: para atingir uma soma parcial de 100 são necessários mais termos do que átomos no universo observável.

Prova de Oresme: o agrupamento mostra a divergência
1 + 1/2 + (1/3+1/4) + (1/5+…+1/8) + …
Cada grupo ≥ 1/2: 1/3+1/4 > 2×1/4 = 1/2 e 1/5+…+1/8 > 4×1/8 = 1/2
Podemos sempre acrescentar outro grupo ≥ 1/2, por isso o total cresce sem limite. QED (Oresme ~1360)
H(n) cresce como ln(n) mais γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) e ln(n) crescem juntos, diferindo sempre aproximadamente por γ ≈ 0,5772. Ambos divergem: para atingir H(n) = 100 são necessários cerca de 10^43 termos.

Quão absurdamente lento: marcos para H(n) ultrapassar números redondos
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

São necessários ~10^43 termos para atingir H(n)=100. Mais do que os átomos no universo observável.

Tópicos relacionados
Gamma Meissel-Mertens Zeta de Riemann
Factos-chave sobre a Série Harmónica

A série harmónica 1 + 1/2 + 1/3 + ... diverge, como provou Nicole Oresme por volta de 1350. Apesar de cada termo tender para zero, a soma ultrapassa qualquer limite. As somas parciais crescem como ln(n) + gamma, onde gamma ≈ 0,5772 é a constante de Euler-Mascheroni. Depois de um milhão de termos a soma é apenas cerca de 14. Para chegar a 100 são necessários mais de 10^43 termos. A série alternada 1 - 1/2 + 1/3 - ... converge para ln 2.

Usado em
Matemática
Física
Engenharia
🧬Biologia
💻Ciência da Computação
📊Estatística
📈Finanças
🎨Arte
🏛Arquitetura
Música
🔐Criptografia
🌌Astronomia
Química
🦉Filosofia
🗺Geografia
🌿Ecologia
Want to test your knowledge?
Question
O que é o teste da série p?
tap · space
1 / 10