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求1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+1/n2=?

(2018-11-08 16:06:13)

1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+ 1/n2=?

:∫(1/n2dn=-1/n+C,显然当n趋于无穷大时,1/n为零,∫(1/n2dn为定值C。而不像1+1/2+1/3+1/4+1/5.....+ 1/n那样是发散的。它的和显然不像高阶等差数列那样存在通项。

它的求解自然类似泰勒公式展开。

;sin(x)=x-x3/3!+ x5/5! –x7/7!....;

;sin(x)/x=1-x2/3!+ x4/5! –x6/7!....;

;xkπ(k1n正整数)sin(x)=0也即sin(x)/x=0

;注意到(1+x/π)(1-x/π)(1+x/2π)(1-x/2π)(1+x/3π)(1-x/3π...

无论xkπ那一项,它的乘积都是0

;亦当xkπ(k1n正整数)时与是相等的。

;即1-x2/3!+ x4/5! –x6/7!....=1+x/π)(1-x/π)(1+x/2π)(1-x/2π)(1+x/3π)(1-x/3π...

;将(1+x/π)(1-x/π)(1+x/2π)(1-x/2π)(1+x/3π)(1-x/3π...展开;

=1-x2/π2)(1-x2/4π2(1-x2/9π2.....;

;取 中x2项的系数为(- 1/π2- 1/4π2- 1/9π2..... - 1/n2π2;

;是相等的,且项数次方也是对应的。所以中x2项对应x2项的系数是(-1/3!

;于是有(- 1/π2- 1/4π2- 1/9π2..... - 1/n2π2=-1/3!);

-1/π2)(1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+ 1/n2=-1/6

; 1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+ 1/n2=π2/6;

;当然这里的n需要取到无穷大时,数列的和才趋于常数π2/6

二、1+1/24+1/34+1/44+1/54.....+ 1/n4=?

;同理构造(1+x2/π2)(1-x2/π2)(1+x2/4π2)(1-x2/4π2)(1+x2/9π2)(1-x2/9π2..1+x2/n2π2)(1-x2/ n2π2

;= 1-x4/π4)(1-x4/16π4)(1-x4/81π4.....1-x4/ n4π4

;x4项的系数为=- 1/π4- 1/16π4- 1/81π4..... - 1/n4π4;

;注意到 是虽然相等的,且项数次方也是不对应的。sin(x)/x 我们对应的是(1-x2/π2)(1-x2/4π2(1-x2/9π2....还需要构造(1+x2/π2)(1+x2/4π2(1+x2/9π2....;对应的函数即sinh(x)/x;

; sinh(x)/x=1+x2/3!+ x4/5! +x6/7!....

所以[sin(x)/x][ sinh(x)/x] =(1-x2/3!+ x4/5! –x6/7!..)( 1+x2/3!+ x4/5! +x6/7!)

; [sin(x)/x][ sinh(x)/x]x4项的系数为 [2/5!-1/3!2]只需要看前六项0;

;-( 1+1/24+1/34+1/44+1/54.....+ 1/n4) =[2/5!-1/3!2];

;- 1/π4 ( 1+1/24+1/34+1/44+1/54.....+ 1/n4)=-1/90;

; ( 1+1/24+1/34+1/44+1/54.....+ 1/n4)= π4/90;

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