调和数
調和(級)數可以指跟約數和有關的整數歐爾調和數。在數學上,第n個調和數是首n個正整數的倒數和,即
它也等于這些自然數的調和平均值的倒數的倍。它可以推廣到正整數的倒數的冪之和,即。
?
調和數的性質
根據定義,調和數滿足遞推關系
它也滿足恒等式
計算
對于第n項調和數,有以下公式
設:,由此得到
?
對于調和數,當n不是太大時,可以直接計算。
當n特別大時,可以進行估算。
因為
由此得到
當n越大時,估算越精確。
更精確的估算是
其中是第k項伯努利數。
?
由估算看來,調和數是發散的,即:?Hn?在n趨于無窮時沒有極限
很早就有數學家研究,比如中世紀后期的數學家Oresme在1360年就證明了這個級數是發散的。他的方法很簡單:
1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6+1/7+1/8+...
1/2+1/2+(1/4+1/4)+(1/8+1/8+1/8+1/8)+...
注意后一個級數每一項對應的分數都小數調合級數中每一項,而且后面級數的括號中的數值和都為1/2,這樣的1/2有無窮多個,所以后一個級數是趨向無窮大的,進而調合級數也是發散的。
?
廣義調和數
廣義調和數滿足
由此,我們得到
對于任意兩個正整數p和q,并且p<q,我們有
微積分
對于每一個大于0的x,有
由此,得
對于每一個n,有
其他數列
根據定義,其他類似于調和數的數列有以下計算方法:
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總結
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