1 + 1 + 1 + 1 + … ,亦寫作
∑
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}
,是一個發散級數 ,表示其部份和形成的數列不會收斂 。數列1n 可以視為公比 為1的等比級數 。不同於其他公比為有理數的等比級數,此級數不但在實數下不收斂,在某些特定數字p的p進數 下也不收斂。若在擴展的實數軸 中,因為部份和形成的數列單調 遞增且沒有上界,因此級數的值如下:
平滑化後的漸近特性,此直線在y軸的截軸為−1/2[ 1]
∑
n
=
1
∞
1
=
+
∞
,
{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }1=+\infty \,,}
此發散級數無法用切薩羅求和 及阿貝爾和 的求和法 求和。
当出现于物理运用时,它也解释为ζ函數正規化 ,它是黎曼ζ函數 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}}}\,,}
上述二個公式在
s
=
0
{\displaystyle s=0}
時不成立,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(假設
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 時的級數展開:也是這種意義下此級數的和:
1 + 1 + 1 + 1 + · · · = ζ(0) = −1 ⁄2 [ 2]
也可用其他的s值來為其他的級數求和,例如ζ(-1)=1 + 2 + 3 + 4 + ⋯ =–1/12,ζ(-2)=1 + 4 + 9 + ... = 0,其通式為
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 為伯努利数 [ 3] 。
在同一年內,有兩位傑出的物理學家 斯拉夫诺夫 (A. Slavnov)和F. Yndurain 分别在巴塞羅那 作了学术演讲。两场学术演讲的主题不同,但是在這兩個人的介紹當中,都说到了一句令觀眾非常難忘的话:“各位都知道,1 + 1 + 1 + 1 + … = −1⁄2”,某程度意味著「如果觀眾不知道这个,那么继续听下去是没有意义的。」 [ 4]
參考資料
^ 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).