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調和數

調和數可以指跟約數和有關的整數歐爾調和數。在數學上,第n個調和數是首n個正整數的倒數和,即

它也等于这些自然数的调和平均值的倒数的倍。它可以推廣到正整數的倒數的之和,即

調和級數的性質

根據定義,調和數滿足遞推關係

 

它也滿足恆等式

 

計算

對於第n項調和數,有以下公式

 

設: ,由此得到

 


對於調和數 ,當n不是太大時,可以直接計算。

當n特別大時,可以進行估算。

因為 

其中 称为欧拉-马斯刻若尼常数

由此得到

 

當n越大時,估算越精確。

更精確的估算是

 

其中 是第k項伯努利數


廣義調和數

廣義調和數滿足

 

由此,我們得到

 
 
 
 
 
 
 
 

對於任意兩個正整數p和q,並且p<q,我們有

 

微積分

對於每一個大於0的x,有

 

由此,得

 

對於每一個n,有

 

其他數列

根據定義,其他類似于調和數的數列有以下計算方法:

 

 

 

調和數, 可以指跟約數和有關的整數歐爾, 在數學上, 第n個是首n個正整數的倒數和, 即h, displaystyle, frac, frac, cdots, frac, frac, 它也等于这些自然数的调和平均值的倒数的n, displaystyle, 它可以推廣到正整數的倒數的冪之和, 即h, displaystyle, frac, 目录, 調和級數的性質, 計算, 廣義, 微積分, 其他數列調和級數的性質, 编辑根據定義, 滿足遞推關係h, displaystyle, frac, 它也滿足恆等式, displ. 調和數可以指跟約數和有關的整數歐爾調和數 在數學上 第n個調和數是首n個正整數的倒數和 即H n 1 1 2 1 3 1 n k 1 n 1 k displaystyle H n 1 frac 1 2 frac 1 3 cdots frac 1 n sum k 1 n frac 1 k 它也等于这些自然数的调和平均值的倒数的n displaystyle n 倍 它可以推廣到正整數的倒數的冪之和 即H n m k 1 n 1 k m displaystyle H n m sum k 1 n frac 1 k m 目录 1 調和級數的性質 2 計算 2 1 廣義調和數 2 2 微積分 2 3 其他數列調和級數的性質 编辑根據定義 調和數滿足遞推關係H n 1 H n 1 n 1 displaystyle H n 1 H n frac 1 n 1 它也滿足恆等式 k 1 n H k n 1 H n n displaystyle sum k 1 n H k n 1 H n n 計算 编辑對於第n項調和數 有以下公式H n 0 1 1 x n 1 x d x displaystyle H n int 0 1 frac 1 x n 1 x dx 設 x 1 u displaystyle x 1 u 由此得到 H n 0 1 1 x n 1 x d x 1 0 1 1 u n u d u 0 1 1 1 u n u d u 0 1 k 1 n 1 k 1 n k u k 1 d u k 1 n 1 k 1 n k 0 1 u k 1 d u k 1 n 1 k 1 1 k n k displaystyle begin aligned H n amp int 0 1 frac 1 x n 1 x dx amp int 1 0 frac 1 1 u n u du amp int 0 1 frac 1 1 u n u du amp int 0 1 left sum k 1 n 1 k 1 binom n k u k 1 right du amp sum k 1 n 1 k 1 binom n k int 0 1 u k 1 du amp sum k 1 n 1 k 1 frac 1 k binom n k end aligned 對於調和數H n displaystyle H n 當n不是太大時 可以直接計算 當n特別大時 可以進行估算 因為lim n k 1 n 1 k ln n g displaystyle lim n to infty left sum k 1 n frac 1 k ln n right gamma 其中g 0 5772156649 displaystyle gamma approx 0 5772156649 称为欧拉 马斯刻若尼常数 由此得到H n ln n g displaystyle H n sim ln n gamma 當n越大時 估算越精確 更精確的估算是H n ln n g 1 2 n k 1 B 2 k 2 k n 2 k ln n g 1 2 n 1 12 n 2 1 120 n 4 displaystyle H n sim ln n gamma frac 1 2n sum k 1 infty frac B 2k 2kn 2k ln n gamma frac 1 2n frac 1 12n 2 frac 1 120n 4 cdots 其中B k displaystyle B k 是第k項伯努利數 廣義調和數 编辑 廣義調和數滿足H a 0 1 1 x a 1 x d x displaystyle H alpha int 0 1 frac 1 x alpha 1 x dx 由此 我們得到 H 3 4 4 3 3 ln 2 p 2 displaystyle H frac 3 4 tfrac 4 3 3 ln 2 tfrac pi 2 H 2 3 3 2 1 ln 3 3 p 6 displaystyle H frac 2 3 tfrac 3 2 1 ln 3 sqrt 3 tfrac pi 6 H 1 2 2 2 ln 2 displaystyle H frac 1 2 2 2 ln 2 H 1 3 3 p 2 3 3 2 ln 3 displaystyle H frac 1 3 3 tfrac pi 2 sqrt 3 tfrac 3 2 ln 3 H 1 4 4 p 2 3 ln 2 displaystyle H frac 1 4 4 tfrac pi 2 3 ln 2 H 1 6 6 p 2 3 2 ln 2 3 2 ln 3 displaystyle H frac 1 6 6 tfrac pi 2 sqrt 3 2 ln 2 tfrac 3 2 ln 3 H 1 8 8 p 2 4 ln 2 1 2 p ln 2 2 ln 2 2 displaystyle H frac 1 8 8 tfrac pi 2 4 ln 2 tfrac 1 sqrt 2 left pi ln left 2 sqrt 2 right ln left 2 sqrt 2 right right H 1 12 12 3 ln 2 ln 3 2 p 1 3 2 2 3 ln 2 3 displaystyle H frac 1 12 12 3 left ln 2 tfrac ln 3 2 right pi left 1 tfrac sqrt 3 2 right 2 sqrt 3 ln left sqrt 2 sqrt 3 right 對於任意兩個正整數p和q 並且p q 我們有 H p q q p 2 k 1 q 1 2 cos 2 p p k q l n sin p k q p 2 c o t p p q l n 2 q displaystyle H frac p q frac q p 2 sum k 1 lfloor frac q 1 2 rfloor cos frac 2 pi pk q ln sin frac pi k q frac pi 2 cot frac pi p q ln 2q 微積分 编辑 對於每一個大於0的x 有H x x k 1 1 k x k displaystyle H x x sum k 1 infty frac 1 k x k 由此 得 0 1 H x d x g displaystyle int 0 1 H x dx gamma 對於每一個n 有 0 n H x d x ln n n g displaystyle int 0 n H x dx ln n n gamma 其他數列 编辑 根據定義 其他類似于調和數的數列有以下計算方法 k 1 n 1 k ps n 1 g displaystyle sum k 1 n frac 1 k psi n 1 gamma k 0 n 1 2 k 1 1 2 ps n 3 2 g ln 2 displaystyle sum k 0 n frac 1 2k 1 frac 1 2 left psi left n frac 3 2 right gamma right ln 2 k 1 n 1 2 k H n 2 displaystyle sum k 1 n frac 1 2k frac H n 2 取自 https zh wikipedia org w index php title 調和數 amp oldid 56987110, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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