所有的数之和是多少(各个数字之和是什么意思)
所有的数之和是多少(各个数字之和是什么意思)所有数字的总和是多少(数字的总和是什么意思)
所有自然数之和等于负十二分之一?这怎么可能?毕竟违背了基本逻辑。正数之和怎么可能不仅等于负数,还等于负数的分数?别担心,我会证明给你看的。这只是一种不正常的现象。
在我开始之前:我需要弄清楚,我在这篇文章中讨论的是塞萨罗总结。对于任何对数学感兴趣的人来说,塞萨罗的求和法给一些通常不收敛的无穷和赋值。
当n趋近于无穷大时,塞萨罗和定义为数列前n部分之和的算术平均数列的极限——维基百科。
我还想说,在这篇文章中,会涉及到可数无穷的概念。这是另一种类型的无穷大,可以处理无穷多个数字。它允许我在方程中使用数学的一些一般性质,比如互换性。
拉马努扬(1887-1920)是印度数学家。
印度著名数学家拉马努扬指出,如果把所有自然数1、2、3、4等加起来就是无穷大,你会发现等于-1/12。
你不相信我吗?继续读下去,看我如何证明。首先,我需要证明两个同样疯狂的说法:
1–1+1–1+1–1 ⋯ = 1/2
1-2+3-4+5-6 ⋯ =1/4
这才是真正的神奇。其实没有这个,另外两个证明是不可能的。
我从A系列开始,等于1-1+1-1+1-1+1-1+1-1重复无数次。这样写:
A= 1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1⋯
然后做一个从1中减去a的技巧:
1 - A = 1 - (1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1⋯)
到目前为止一切都好吗?魔法即将开始!如果我简化等式的右边,我会得到一个非常奇怪的结果:
1 - A = 1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 + 1⋯
看起来眼熟吗?在等式的右边,是我们开始的系列。所以我可以用A代替右边,做一些代数运算,然后,就是见证奇迹的时刻了:
1- A = A
1-A + A = A + A
1 = 2A
1/2 = A
这是格兰迪的系列,以意大利数学家、哲学家格兰迪的名字命名。这就是这个系列的神奇之处。虽然是我个人的最爱,但背后并没有什么很酷的历史或者故事。然而,它确实为证明许多有趣的事情打开了大门,包括一个非常重要的量子力学方程,甚至弦理论。我以后再谈。现在,我们开始证明# 2: 1-2+3-4+5-6,= 1/4。
先从上面的方法开始,让B = 1-2+3-4+5-6,然后就可以开始玩了。这一次,我们不是用1减去B,而是用A减去B。数学上,我们得到:
a-b =(1–1+1–1+1–1⋯)—(1–2+3–4+5–6⋯)
a-b =(1–1+1–1+1–1⋯)—1+2–3+4–5+6⋯
然后我们稍微改变了一下,我们看到了另一个有趣的模式出现了。
a-b =(1–1)+(–1+2)+(1–3)+(–1+4)+(1–5)+(–1+6)⋯
a-b =0+1–2+3–4+5⋯
再一次,我们在开始的时候得到了这个系列。在此之前,我们知道A = 1/2,所以我们用一些更基础的代数证明了我们今天第二个惊人的事实。
A-B =英国
A = 2B
1/2 = 2B
1/4 = B
这个方程没有什么花哨的名字,因为它已经被很多数学家证明了很多年,同时也被贴上了矛盾方程的标签。尽管如此,它在当时的学术界引起了争议,甚至有助于扩展欧拉对巴塞尔问题的研究,并将其引向重要的数学函数,如雷曼泽塔函数。
让我们再靠近一步。这是你一直在等待的。我们再一次从C = 1+2+3+4+5+6开始。你可能已经猜到了,我们将从b中减去C。
B- c =(1–2+3–4+5–6⋯)-(1+2+3+4+5+6⋯)
我们将重新排列一些数字的顺序。在这里,我们得到的看起来很熟悉,但它可能不是你所怀疑的。
B- c =(1-2+3-4+5-6⋯)-1-2-3-4-5-6⋯
B- c =(1-1)+(-2-2)+(3-3)+(-4-4)+(5-5)+(-6-6)⋯
B-C = 0-4+0-8+0-12⋯
B-C = -4-8-12⋯
这不是你想要的,是吗?我还有最后一招,我会让你的期待值得。如果你注意到右边所有的项都是-4的倍数,我们就可以提出这个常数因子,得到初始结果。
B-C = -4(1+2+3)⋯
B-C = -4C
3C
因为我们已经证明了B=1/4的值,我们只需要代入那个值就可以得到一个神奇的结果:
1/4 = -3C
1/-12 = C
为什么这很重要?首先,它用于弦理论。不幸的是,它不是斯蒂芬·霍金的版本,而是弦理论的原始版本(称为玻色子弦理论)。不幸的是,玻色子弦理论有点过时了,被称为超对称弦理论,但原始理论在理解超弦方面仍然有它的用处,这是前面提到的更新弦理论的一部分。
拉曼努延求和在普通物理领域也有很大的影响,尤其是在解决被称为卡西米尔效应的现象方面。亨德里克·卡西米尔预言,如果将两个不带电荷的导电板放在一个真实的空中,由于量子涨落产生的虚拟粒子面包的存在,它们之间会产生引力。在卡西米尔的解决方案中,他用我们刚刚证明的东西来模拟板块之间总能量的总和。这就是为什么这个值如此重要。
这是20世纪初发现的拉曼努延求和,至今影响了物理学的许多不同分支近100年。你还在等什么?告诉旁边的女生所有自然数的和是-1/12,然后证明给她看!
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