著名的巴塞尔问题


今天高数老师上了无穷级数的p级数,不过没有讲到著名的巴塞尔问题,所以我来描述一下。

巴塞尔问题是在1644年被提出,后来在1735年被欧拉大神给解决了。

问题描述

计算所有平方数的倒数之和,也就是2-级数:
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我们知道调和级数是发散的,但是这个级数是不是发散的呢?答案是收敛的,大小大概是1.644934,是不是和提出问题的时间有点相似?

欧拉大神的想法

那个时候欧拉的手里有两个正弦函数:
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这其实就是泰勒展开!

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将第一个等式左右同除x得第三个等式:
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那第二个等式是怎么来的呢?
我们知道sinx / x = 0的根出现在x = nπ,n = ±1、±2、±3…所以sinx / x可以像因式分解一样转化成上图。

如果我们把第二个等式右边所有的x2的系数加起来得:

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在和第三个等式中x2的系数相等得:
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等式两边乘-π2,得:
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所以欧拉大神解决了著名的巴塞尔问题在当时是十分轰动的,不得不佩服这些伟人的智慧。

这很好地将无穷级数和π结合起来,其实π是非常神奇的数字,包括自然底数e也是,这些数字的由来都非常有趣,只要是数学上的都有趣!!!

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