歐拉常數:如何快速得到非常精確的連續自然數的倒數之和

2020-12-20 網易新聞

連續自然數倒數之和是無窮級數的一類,也是一個非常有趣的級數,柯西,歐拉,伯努利都是處理無窮級數的高手,所以無窮級數的許多重要發現都與它們有關,對於自然數的倒數之和問題歐拉對此進行了研究,並得出了重要的歐拉常數γ,

我們都知道連續自然數的倒數之和是一個無窮髮散的級數,前面的文章已經給出了詳細的證明,對這樣的一個級數問題,我們可以聯想到反比例函數1/X,如下圖所示

我們由此可以畫出連續自然數倒數之和的圖形

1+1/2+1/3+……+1/N的圖形就是如下陰影部分

我們結合最簡單的微積分知識,可以快速得出自然數倒數之和前4項的結果

它就約等於IN(5),

我們由此得出這個無窮級數就約等於IN(N+1)

我們對這個結論感到懷疑,它的誤差到底有多大呢,歐拉對此進行了分析

歐拉發現兩者的誤差小於1,為什麼呢

兩者的誤差就等於下圖藍色區域,這正好是1/X曲線上方的陰影部分

歐拉發現藍色陰影部分的面積居然等於一個常數γ,這是一個非常了不起的發現

所以連續自然數的倒數之和就等於IN(N+1)+γ

你會發現隨著n的增大,連續自然數倒數之和的值就越精確,如下N=5時得到

n=500000時,就得到非常精確的結果

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