Euler-Mascheroni 常数

                     

贡献者: EsphaⅨ; 零穹

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预备知识 定积分

定义 1 Euler-Mascheroni 常数

\begin{equation} \gamma = \lim_{n\to\infty} \left(\sum_{m=1}^n \frac{1}{m} - \ln n \right) = 0.5772156619\dots~ \end{equation}

   其中可以把 $1/m$ 看成区间 $[m, m+1]$ 内高为 $1/m$ 矩形的面积,而 $\ln n$ 是函数 $1/x$ 在区间 $[1,n]$ 的定积分(函数曲线下方的面积),如图 1

图
图 1:Euler-Mascheroni 常数

   式 1 的收敛也可以用于证明调和级数 $\sum_\limits{n=1}^\infty \frac{1}{n}$ 不收敛:因为极限 $\ln n(n\to\infty)$ 不收敛。

   下证 $\lim_\limits{n\to\infty}(\sum_\limits{k=1}^n \frac{1}{k}- lnk)$ 收敛:
Euler-Maclaurin 求和公式, $$\sum_\limits{k=1}^n \frac{1}{k}= \int_1^n \frac{1}{x}dx+\frac{1+\frac{1}{n}}{2}-\int_1^n \psi(x) \frac{1}{x^2}dx~$$
显然 $\int_1^n \psi(x) \frac{1}{x^2}dx$ 收敛,得 $\sum_\limits{k=1}^n \frac{1}{k}=lnn=\gamma$

                     

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