Гармонический ряд

H = 1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + ... = ∞
расходится, но медленнее любого другого расходящегося ряда

Гармонический ряд — это сумма всех единичных дробей. Каждый член 1/n стремится к нулю, и может показаться, что сумма должна сходиться, но это не так. Доказательство использует группировку: 1/3+1/4 > 1/2, затем 1/5+1/6+1/7+1/8 > 1/2, и каждая такая группа даёт как минимум 1/2. Поэтому сумма превосходит любую границу. И всё же расходится она необычайно медленно: чтобы получить частичную сумму 100, нужно больше членов, чем атомов в наблюдаемой Вселенной.

Доказательство Орема: группировка показывает расходимость
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) растёт как ln(n) плюс γ
02.54.997.49H(n) = 1+1/2+...+1/nln(n)13346671kn

H(n) и ln(n) растут вместе и всё время отличаются примерно на γ ≈ 0,5772. Оба выражения расходятся: чтобы получить H(n) = 100, требуется около 10^43 членов.

Насколько медленно: вехи, на которых H(n) превышает круглые числа
49.79599.592.935.197.4914.3921.335.1299.591010^210^310^610^910^15~10^43

Чтобы H(n)=100, требуется примерно 10^43 членов. Это больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной.

Связанные темы
Gamma Мейссель — Мертенс Функция Римана ζ
Краткие факты о гармоническом ряде

Гармонический ряд 1 + 1/2 + 1/3 + ... расходится. Николь Орем доказал это около 1350 года. Хотя каждый член стремится к нулю, сумма растёт без всякой верхней границы. Частичные суммы растут как ln(n) + gamma, где gamma ≈ 0,5772 — константа Эйлера — Маскерони. После миллиона членов сумма составляет лишь около 14. Чтобы достичь 100, требуется больше 10^43 членов. Знакочередующийся ряд 1 - 1/2 + 1/3 - ... напротив сходится к ln 2.

Применяется в
Математика
Физика
Инженерия
🧬Биология
💻Информатика
📊Статистика
📈Финансы
🎨Искусство
🏛Архитектура
Музыка
🔐Криптография
🌌Астрономия
Химия
🦉Философия
🗺География
🌿Экология
Want to test your knowledge?
Question
Что такое признак p-рядов?
tap · space
1 / 10