1+2+3+...+正无穷=-1/12
我们知道,无穷级数中1 + 2 + 3 + 4 + … 为所有自然数的和,是一个发散级数,尽管这个级数的和第一眼看起来不会有任何有意义的值,透过 黎曼ζ函数正规化 与 拉马努金求和 等方法可产生一有限值,即为-1/12,表示为:
此结果在复分析、量子力学及弦理论等领域中有所应用。
也就是说,T是我们要解的问题,而另外两个数列是用来求解T的过程中需要用到的工具,一旦能解开T1、T2,T便能迎刃而解。
那么,就先来看看T1,
你看到这个问题,直觉会认为答案应该是「0」,因为:
如果像上头一样把所有的1、-1全部用括弧分组,那么每组括弧里刚好可以正负相抵,最后T1的答案是0。然而,我们也可以把括弧的位置调整一下,那么T1将可以写成下头的形式:
咦!?原本答案应该是「0」的计算式,瞬间变成了「1」!
「不知道是奇数还是偶数,那就加起来取平均吧!所以答案是0.5!」
不知道这个说法?你是否可以接受呢?
「因为不确定是0或是1,就取平均值当答案,这未免太随便了!」相信你应该是怎么想的,不过如果T1=0.5的结果不成立,那么接下来的推演就无法继续下去了!
事实上,要证明这个结果,除了用取平均的方式外, 还有其他的方式 。
另一种T1的解法如下:
除了这两种方式外,也还存在其他证明方式,总之T1=1/2应该是没有太大疑问的。
接著我们来看T2
那么,两倍的T2,把第二个 T2 往后顺延一格,即〔〕中的内容:
如果把两列的纵向数字(标记成同色以方便比较)直接相加:
看到「1-1+1-1+1-1+1」,那不就是上头出现过的T1
于是乎:
最后,终于到关键的 T 了,这次从「T-T2」出发:
当 T 减去 T2 时,由于两个数列的奇数项是一致的,相减后为0;偶数列的数字相等,但正负号相反,相减后变为两倍,因此变成「4、8、12 …」以4逐渐增加的等差级数。在此,如果把4提到外头:
括弧中的「1+2+3+…」不就是T自身吗,然又 T2 =1/4,因此:
在拉马努金写给戈弗雷·哈罗德·哈代的第二封信中(日期为1913年2月27日):
欧拉对 1 + 2 + 3 + · · · = −1⁄12 的证明
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