求1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+1/n2=?
(2018-11-08 16:06:13)求1+1/22+1/32+1/42+1/52.....+ 1/n2=?
解:∫(1/n2)dn=-1/n+C,显然当n趋于无穷大时,1/n为零,∫(1/n2)dn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!....;
;当x取kπ(k取1到n正整数)时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x取kπ那一项,它的乘积都是0;
;亦当x取kπ(k取1到n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);
;与是相等的,且项数次方也是对应的。所以中x2项对应中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 与是虽然相等的,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]中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;