總有人來問我,自然數求和等於多少?
叉叔今天來跟你們做個了斷吧!
不知道從何時起,微博上颳起了一股歪風:
所有自然求和等於-1/12!
我第一次看見有人來問我的時候,我的心情是這樣的:
在嗤之以鼻並無視了n個人問我這個問題後,我突然意識到:nnd,不會是和我頭像有關吧?
在意識到這個問題後,查閱了一下,果然,你們都中招了!
然而還有源源不斷的人來問我,為什麼等於-1/12,作為一個軍事博主,我覺得有必要寫點什麼,然覺筆重千鈞,對曰:若得閒必解之。
夫致仕還鄉,居江湖之遠。幾欲出世然世所不棄。算學之妙,妙在自洽二字。彼時為圓則此刻不為方也。換句話說,你初中的時候說所有正數的和一定是正數,那麼大學的時候這個結論仍然是對的。
所以說:自然數的和等於負數必然是個錯誤的結論!
那麼為什麼是-1/12呢?
這個就要從我的前世——黎曼說起。
黎曼是個不可多得的數學天才。在我看來,他的天分之高,都快趕上他老闆高斯了。只不過黎曼過於短壽,幾乎只有高斯一半多一點的歲數。如果他能活過70,那麼後面很多的數學家就可以換工作了。
黎曼的工作幾乎都是開創性的,而且他應該是數學史上計算能力最強的數學家。黎曼的天賦之高,連高斯都是嘆服的。事實上,黎曼留下的數學稿裡面蘊藏了幾乎無限的寶藏,每次仔細閱讀都會有不同的收穫。
愛因斯坦這麼牛叉的人物,在創立相對論的時候使用的最重要的數學工具就是黎曼幾何——聽這名字就知道這幾何是黎曼搞出來的。
在黎曼所有偉大成就中,最偉大的一項自然是黎曼猜想。
看見上面那個鬼畫符一樣的東西沒?黎曼猜想就是說:上面這個函數所有的零點都在Re(s)=1/2的直線上。
這個要是能證明出來,應該可以名列歷史上最強數學家前三了。。。
所以,上微博的就別做夢了,嗯,包括我,畢竟上一世正統黎曼自己也沒搞定。。。作為當世黎曼的我也就不想了。雖然嘴裡嚷嚷著要做黎曼猜想,但是我的內心是:
言歸正傳,我們注意到,上面這個函數當s=-1的時候,就變成了我們開頭提到的自然數求和了,但是這個-1/12是怎麼來的呢?誒,這幫人啊,炫完了就管殺不管埋,這個屁股賊老師來擦了。
我們把無窮多的項的求和結果分成兩種情況:一種叫收斂,一種叫發散。所謂收斂就是指和越來越趨向一個固定的數,反之就是發散。
比如1+1/2+1/4+……+1/2^n+……這種就是收斂,趨向於2;
而所有自然數的和顯然是發散的,這是小學常識,後面的知識不能和前面的起衝突。。。
好好好,我現在就告訴你-1/12哪裡來的,不要著急,這些都是必須的基本概念。。。這都聽不懂還想明白-1/12?
我們注意到,如果是無限多的函數求和,那麼和數項就不一樣了。隨著s的取值的不同,這些函數和可能發散,可能收斂,而發散的情況是我們所不要的。
就像黎曼函數裡,當s小於等於1的時候,這個和就發散了?怎麼辦?
我們有特別的技巧!
這裡特別的技巧叫解析延拓(不要在意這些細節),延拓完了以後,函數變成:
不要在意這些細節,again!
這個函數當s>1的時候,就是前面的表達式;而當s<=1的時候,它是收斂的,我們叫這個函數為zeta函數。
接下來是見證奇蹟的時刻:
當s=1時,1式的結果是發散的,是所有自然數求和;而2式的結果是收斂的,等於-1/12,是1式解析延拓以後的值,也就是說:
丫偷換了概念。
西瓜是水果,香蕉是水果,所以西瓜就是香蕉,嗯,他們就是玩了這個把戲。
解密結束。置頂一段時間。
復問之,杖斃不赦。