「豈有此理·數學卷」1-1+1-1+1-1+1-1+1-1……的答案是多少?

格蘭迪級數

1-1+1-1+1-1+1-1+1-1…這個式子被稱為格蘭迪級數,是1703年意大利數學家格蘭迪發表,後來荷蘭數學家伯努利和瑞士數學家歐拉都研究過它。用小學的話說它就是一加一減一的循環,用中學的話說它是一個首項為1,公比為-1的等比數列的和。用大學層次的話說,它是一個發散級數。

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那麼這個式子怎麼得到答案呢?用小學知識:假如把他們兩兩用結合律的話得到的是0+0+0……=0,假如把他們除第一個數以外的兩兩結合的話得到的是1+0+0+0……=1,所以答案是0或1.

用中學知識,因為它的公比不為1或0,所以利用等比數列前n項和求和公式:

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其中Sn為和,a1為數列首項,q為公比,帶入可得:Sn=0(n為偶數),Sn=1(n為奇數),也是兩種答案。

來到大學或更高層次,這個被稱為級數,而且是個發散級數,對於發散級數是沒有確定的值的,但是還是有人用各種方法證明在特定條件下它等於0.5

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其中最容易理解的是:

設級數和為S

那麼S=1-1+1-1+1-1+1-1+1-1…

然後1-S=1-(1-1+1-1+1-1+1-1+1-1…)

那麼1-S=1-1+1-1+1-1+1-1+1-1…=S

得到2S=1

則S=0.5

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還有就是上面提到的數學家歐拉(提出了完美的上帝公式的數學家(點擊可查看):【豈有此理·數學卷】完美的歐拉公式!),也對格蘭迪級數做了和,結果是1/2,同樣還有切薩羅和也為1/2.但這兩種方法是不容易理解的,這可能要大學裡數學專業的學生了解起來才容易,其他人可能會理解,但相對吃力一些。

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好的,那麼今天的結果在後面的一篇文章裡也會用到,到時候還會出現的。

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