歐洲自然數(shù)平方倒數(shù)和是17世紀(jì)下半葉的著名的數(shù)學(xué)難題,它困擾著歐洲當(dāng)時許多一流的數(shù)學(xué)家,這時的歐拉橫空出世,憑借著高超的數(shù)學(xué)技巧,出人意料的解決了這個難題,從此登上了一流數(shù)學(xué)家的舞臺。解決自然數(shù)倒數(shù)和是歐拉最早的成名之作。本篇就來討論這個歷史性的難題 下圖中的幾位歐洲數(shù)學(xué)大家都曾深入研究過這個問題,但都無果而終,我們來看看轟動一時的歐拉是如何解決這個問題的 首先我們要借用前一篇《有關(guān)π的無窮的數(shù)學(xué)魅力和它的妙用》中歐拉推導(dǎo)出的sinX麥克勞林級數(shù)形式和用根寫出的無窮多項式形式。 聰明伙伴也許已經(jīng)猜到歐拉的思路,就是展開根的無窮多項式和它的麥克勞林級數(shù)相對應(yīng),沒錯,是這樣的。但如何展開這個看上相當(dāng)繁瑣的多項式呢?我們一步步來,首先第一項和二項相乘得到黃色部分 接著,我們將上式的第一項和第二項相乘,合并同類項,這個憑我們的初中知識就可以得出來 繼續(xù)重復(fù)前面的步驟,合并同類型,我們重點關(guān)注下x^3的系數(shù),馬上要刷新你的三觀了,因為它與自然數(shù)平方倒數(shù)和的形式最接近 我們就這樣一直做下去,你猜綠色部分最后的形式會變成什么樣式, 沒錯,x^3最后的形式是這樣的,盡情的回憶一下上面說的,這個x^3的多項式須等于sinX麥克勞林級數(shù)中x^3的項 這是不是與我們的目標(biāo)越來越近了,我們繼續(xù) 兩邊乘以-1,在乘以π^2得到,就得到真正的自然數(shù)平方倒數(shù)和的形式,是不是很神奇 歐拉的證明是偉大的,別具一格的數(shù)學(xué)技巧往往能出奇制勝,得到你意想不到的結(jié)果。 憑著好奇心,拿起手中的筆算一算,我們看看x^5項會得到什么,出人意料的得到自然數(shù)4次方倒數(shù)和。 ![]() ![]() 能得到這樣的結(jié)果非常了不起,這一連串的數(shù)學(xué)規(guī)律和連鎖反應(yīng)都是有自然數(shù)平方和的倒數(shù)引起的,從此也刷新了我們對數(shù)學(xué)的認(rèn)知。 |
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