调和数列

更新时间:2022-08-26 11:42

调和级数,数学术语,是各项倒数为等差数列的级数,各项倒数所成的数列(不改变次序)为等差数列。从第2项起,它的每一项是前后相邻两项的调和平均,故名。

简介

调和级数是各项倒数为等差数列的级数,通常指项级数

各项倒数所成的数列(不改变次序)为等差数列。从第2项起,它的每一项是前后相邻两项的调和平均,故名调和级数。

推而广之,具有这种性质的每一个级数,即形如

的级数也称为调和级数,其中 a,d 是常数. 调和级数是发散的,但其部分和

增长极慢。

欧拉 (Euler,L.) 计算过与是等价无穷大,更准确地,有,其中 C=0.577 215... 是欧拉常数,。这是欧拉于1740 年发现的,更一般地,级数

称为广义调和级数,亦简称调和级数,它的通俗名称是 p 级数,当 p>1 时收敛,p

定义

定义1:正整数的倒数组成的数列,称为调和数列。

定义2:若数列满足(n∈N*,d为常数),则称数列调和数列。

性质

调和数列的前n项和不是整数

对任意正整数n∈N,有不是整数。

证明:若不然,则令(k∈Z)。考察正整数,使得,由整数的唯一分解性,对任意整数有,其中(事实上当且仅当时等号取得,若不然则有)。令为1—n最小公倍数,则有为偶数(因为B中显然有因子2),但为奇数(因为B中最多只有个因子2),为偶数(因为)。故有为奇数但为偶数,矛盾!所以假设不成立,非整。

调和级数发散

人们已经研究调和数列已经几百年了.但是迄今为止没有能得到它的求和公式只是得到它的近似公式(当n很大时):

(称作欧拉常数,专为调和级数所用,至今不知是有理数还是无理数

人们倾向于认为它没有一个简洁的求和公式。但是,不是因为它是发散的,才没有求和公式。相反的,例如等差数列是发散的,公比的绝对值大于1的等比数列也是发散的,它们都有求和公式。

当时

这个级数是发散的。简单的说,结果为

------------------

用高中知识也是可以证明的,如下:

对于任意一个正数,把分成有限个,必然能够找到,使得

所以时,

(由也可证明)。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}