我们都知道欧拉解决了自然数平方的倒数之和,这个公式将自然数和π巧妙的联系在了一起,关于它的证明非常多,我们就不在此作任何的叙述了,但这个公式隐含的许多数学方法值得我们去探讨下

在你不知道欧拉得出这个结论前,你是否能断定这个级数是趋于一个常数值呢?也就是数学中所说的收敛

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(1)

首先,自然数平方倒数和的形式是

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(2)

我们把它拆开,将平方写成乘积的形式,蓝色部分所示

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(3)

然后将蓝色部分统一向后移一位,最终如下图红色部分显示

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(4)

然后做比较,如下图蓝色显示:1/2<1,

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(5)

蓝色显示:1/3<1/2,

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(6)

所以我们得到第一行小于第二行

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(7)

继续进行,你会发现上述的红色级数部分可以写成两个数之差

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(8)

即:1/2=1-1/2,1/2*1/3=1/2-1/3........

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(9)

那么上述的前四项就等于2-1/4

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(10)

同理,如果是前100项就等于2-1/100

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(11)

如果n是无穷大,那么其结果就等于2

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(12)

所以在你不知道欧拉的推导结果前,你可以很容易得出任意自然数平方的倒数之和是趋于一个常数的,

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(13)

其结果是小于2的,这与欧拉推导出的结果完全吻合。

n个自然数的平方和公式推导(自然数平方的倒数之和)(14)

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