1 + 1 + 1 + 1 + … ,亦写作
∑
n
=
1
∞
n
0
{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }n^{0}}
,
∑
n
=
1
∞
1
n
{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }1^{n}}
或
∑
n
=
1
∞
1
{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }1}
,是一个发散级数 ,表示其部分和形成的数列不会收敛 。数列1n 可以视为公比 为1的等比级数 。不同于其他公比为有理数的等比级数,此级数不但在实数下不收敛,在某些特定数字p的p进数 下也不收敛。若在扩展的实轴 中,因为部分和形成的数列单调 递增且没有上界,因此级数的值如下:
平滑化后的渐近特性,此直线在y轴的截轴为−1/2[ 1]
∑
n
=
1
∞
1
=
+
∞
,
{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }1=+\infty \,,}
此发散级数无法用切萨罗求和 及阿贝尔和 的求和法 求和。
当出现于物理运用时,它也解释为ζ函数正规化 ,它是黎曼ζ函数 在零点的取值。
ζ
(
s
)
=
∑
n
=
1
∞
1
n
s
=
1
1
−
2
1
−
s
∑
n
=
1
∞
(
−
1
)
n
+
1
n
s
,
{\displaystyle \zeta (s)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n^{s}}}={\frac {1}{1-2^{1-s}}}\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {(-1)^{n+1}}{n^{s}}}\,,}
上述二个公式在
s
=
0
{\displaystyle s=0}
时不成立,必需利用解析连续 定义。
ζ
(
s
)
=
2
s
π
s
−
1
sin
(
π
s
2
)
Γ
(
1
−
s
)
ζ
(
1
−
s
)
,
{\displaystyle \zeta (s)=2^{s}\pi ^{s-1}\ \sin \left({\frac {\pi s}{2}}\right)\ \Gamma (1-s)\ \zeta (1-s)\!,}
用上式求得(假设
Γ
(
1
)
=
1
{\displaystyle \Gamma (1)=1}
)
ζ
(
0
)
=
1
π
lim
s
→
0
sin
(
π
s
2
)
ζ
(
1
−
s
)
=
1
π
lim
s
→
0
(
π
s
2
−
π
3
s
3
48
+
.
.
.
)
(
−
1
s
+
.
.
.
)
=
−
1
2
{\displaystyle \zeta (0)={\frac {1}{\pi }}\lim _{s\rightarrow 0}\ \sin \left({\frac {\pi s}{2}}\right)\ \zeta (1-s)={\frac {1}{\pi }}\lim _{s\rightarrow 0}\ \left({\frac {\pi s}{2}}-{\frac {\pi ^{3}s^{3}}{48}}+...\right)\ \left(-{\frac {1}{s}}+...\right)=-{\frac {1}{2}}\!}
以下ζ(s ) 在s = 1 时的级数展开:也是这种意义下此级数的和:
1 + 1 + 1 + 1 + · · · = ζ(0) = −1 ⁄2 [ 2]
也可用其他的s值来为其他的级数求和,例如ζ(-1)=1 + 2 + 3 + 4 + ⋯ =–1/12,ζ(-2)=1 + 4 + 9 + ... = 0,其通式为
ζ
(
−
s
)
=
∑
n
=
1
∞
n
s
=
1
s
+
2
s
+
3
s
+
…
=
−
B
s
+
1
s
+
1
{\displaystyle \zeta (-s)=\sum _{n=1}^{\infty }n^{s}=1^{s}+2^{s}+3^{s}+\ldots =-{\frac {B_{s+1}}{s+1}}}
其中B k 为伯努利数 [ 3] 。
在同一年内,有两位杰出的物理学家 斯拉夫诺夫 (A. Slavnov)和F. Yndurain 分别在巴塞罗那 作了学术演讲。两场学术演讲的主题不同,但是在这两个人的介绍当中,都说到了一句令观众非常难忘的话:“各位都知道,1 + 1 + 1 + 1 + … = −1⁄2”,某程度意味着“如果观众不知道这个,那么继续听下去是没有意义的。” [ 4]
参考资料
^ Tao, Terence , The Euler-Maclaurin formula, Bernoulli numbers, the zeta function, and real-variable analytic continuation , April 10, 2010 [January 30, 2014] , (原始内容存档 于2017-06-06)
^ Cosmology: Techniques and Observations . [2008-10-03 ] . (原始内容存档 于2020-11-17).
^ Tao, Terence. The Euler-Maclaurin formula, Bernoulli numbers, the zeta function, and real-variable analytic continuation . 2010-04-10 [2014-03-10 ] . (原始内容存档 于2017-06-06).
^ Elizalde, Emilio. Cosmology: Techniques and Applications . Proceedings of the II International Conference on Fundamental Interactions. 2004 [2008-10-03 ] . (原始内容存档 于2020-11-17).