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用初中生都能看懂的知识,解决世界难题,欧拉妙解巴塞尔难题!

 宣城华厦图书馆 2017-12-10

巴塞尔级数问题(1+1/4+1/9+1/16+1/25+……=?),闻名已久。最早于1650年意大利人Pietro Mengili提出,随后好几位大数学家研究过,包括沃利斯、约翰·伯努利、牛顿和莱布尼茨,但都没成功。

用初中生都能看懂的知识,解决世界难题,欧拉妙解巴塞尔难题!

直到1734年,27岁的欧拉(1707-1783)突然解决了这个难题,而他所使用的办法,巧妙得让人窒息,甚至能让一位优秀的中学生看了后'晕过去',他那跳越式的数学灵感让人敬佩不已。

就让我们来看看,欧拉的求解过程吧,只需半页纸足以:

用初中生都能看懂的知识,解决世界难题,欧拉妙解巴塞尔难题!

欧拉解决巴塞尔问题前,正弦级数已经出现了近半个世纪,除这个级数之外,推导过程都是非常初等的。

此后,欧拉名扬天下,不仅是这个难题得到了解决,更让大家惊讶的是,这个结果居然和圆周率相关联,这对那个时代的数学家来说,是非常神奇的。当然,我们现在已经习惯了圆周率出现在任何地方。

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利用同样的办法,欧拉得到了所有n为正偶数时,这个级数的闭型值:

但是对于n为奇数时,就无能为力了,直到现在为止,n位奇数的闭型解都不得而知,欧拉只能猜测n为奇数时,会涉及ln2。


其实,小编在大学期间,也试图尝试过n=3的求解,最后得到的结果和下面两个反常积分有关:

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两个定积分值互为相反数,求n=3的闭型解,本质上就是求这两定积分,可惜并不成功。

另外我还利用C语言编程,地毯式搜寻过ln2、π^n,欧拉常数γ和a/b的各种组合(a/b是一定精度范围内的有理数),进行n=3时闭型解的寻找,也没有成功。

所以对于n为奇数时的闭型解,有可能会涉及一个新的数学常数(伯努利常数的特殊组合可以得到),有兴趣的读者朋友,需要自行去了解相关知识了呢!


好啦!这篇内容涉及到了一些专业知识,大家选择性阅读吧!喜欢我们的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

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