调和(级)数可以指跟约数和有关的整数欧尔调和数。在数学上,第n个调和数是首n个正整数的倒数和,即

调和数

它也等于这些自然数的调和平均值的倒数的调和数倍。它可以推广到正整数的倒数的之和,即调和数

 

调和数的性质

根据定义,调和数满足递推关系

调和数

它也满足恒等式

调和数

计算

对于第n项调和数,有以下公式

调和数

设:调和数,由此得到

调和数

 

对于调和数调和数,当n不是太大时,可以直接计算。

当n特别大时,可以进行估算。

因为调和数

由此得到

调和数

当n越大时,估算越精确。

更精确的估算是

调和数

其中调和数是第k项伯努利数

 

由估算看来,调和数是发散的,即: Hn 在n趋于无穷时没有极限

很早就有数学家研究,比如中世纪后期的数学家Oresme在1360年就证明了这个级数是发散的。他的方法很简单:

1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6+1/7+1/8+...

1/2+1/2+(1/4+1/4)+(1/8+1/8+1/8+1/8)+...

注意后一个级数每一项对应的分数都小数调合级数中每一项,而且后面级数的括号中的数值和都为1/2,这样的1/2有无穷多个,所以后一个级数是趋向无穷大的,进而调合级数也是发散的。

 

广义调和数

广义调和数满足

调和数

由此,我们得到

调和数
调和数
调和数
调和数
调和数
调和数
调和数
调和数

对于任意两个正整数p和q,并且p<q,我们有

调和数

微积分

对于每一个大于0的x,有

调和数

由此,得

调和数

对于每一个n,有

调和数

其他数列

根据定义,其他类似于调和数的数列有以下计算方法:

调和数

调和数

调和数

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