叫做 调和级数 (Harmonic series)。请证明该级数是
根据
但是:
根据
至此产生了矛盾,因此“该级数收敛”这个假设是错误的,从而该级数是
这里再举例说明下上述例题中提到的调和级数。该级数名字源于泛音列(泛音列与调和级数英文同为 harmonic series),所以先解释一下什么是泛音列。把下面想作一根琴弦,当它震动的时候就会发出声音,如下图所示。
震动的琴弦
如果琴弦的震动频率大约为
震动频率为
将泛音列排在一起,它们的波长就是一个调和级数,如下图所示。钢琴、吉他、小提琴都可以发出低音“哆”,但是音色听上去不同的原因,就是除了
震动频率为
上面的例题中证明了调和级数是发散的,实际上该级数发散的非常慢。在下面动图中展示了该级数的计算结果,其中每0.1秒
所以古人一度认为调和级数是收敛的,直到 14 世纪的尼科尔·奥雷姆才证明了该级数是发散的,其给出的证明方式大致如下:
当然上述证明不太严谨,比如没有说明在无穷个数相加中加括号的正确性,也没有说明在无穷个数相加时进行缩放的正确性等等。