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【长期更新】数学中的奇葩结论
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N_a_O_H_
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先挖个坑,以后慢慢填。
这个帖子用于收集、介绍数学中一些(我认为)奇特的结论,或者反例。涵盖的内容有浅也有深,我尽量讲清楚这些结论在说什么。
资料来源包括知乎回答,课本,Stackexchange,以及其他网站。
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IP属地:北京
1楼
2024-01-07 20:16
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宁绫
知名人士
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期待
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2楼
2024-01-07 20:17
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N_a_O_H_
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1. 一些发散级数
∑(1/n),即对全体自然数的倒数求和,是发散的级数。所有的微积分课都会讲,证明也非常简单。
但∑(1/p)呢?(全体素数的倒数和)
众所周知随着n增大,不大于n的素数分布越来越稀疏。∑(1/p)相当于从∑(1/n)里面拿出了非常非常多的项,那么这个级数的敛散性如何?
结论是∑(1/p)也发散。事实上这个级数的部分和增长速度和ln(ln(n))相当,比起∑(1/n)的增长速度ln(n)慢了不少,但不影响它仍然是发散的。
IP属地:北京
3楼
2024-01-07 20:31
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茶凉凉凉凉丶
小吧主
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好的
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4楼
2024-01-07 20:31
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我的歌姬
小吧主
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前排
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2024-01-07 20:33
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73Dsi
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好好好
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6楼
2024-01-07 20:34
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N_a_O_H_
小吧主
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2. 还是发散级数
下面这条结论是真命题:如果{un}是一个非递增的正项数列,而且un=o(1/n)(即un在n趋于无穷时是比1/n更高阶的无穷小),那么级数∑(un)是收敛的。
但其逆命题不成立,即un=o(1/n)不能推出∑(un)收敛。反例是un=1/(n*ln(n)),很明显un=o(1/n),但用积分审敛法可以轻松证明∑(un)发散。
以下结论也都是不成立的(上面对un的限制不再适用):
(1)如果un=o(vn),∑(vn)收敛,那么∑(un)收敛;
(2)如果∑(un)收敛,那么|u(n+1)/un|是有界的;
(3)如果∑(un)收敛,那么其奇数项和偶数项构成的级数也收敛。
IP属地:北京
7楼
2024-01-07 20:49
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N_a_O_H_
小吧主
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3. 还是级数的敛散性
可能不少人都想过这样的问题:是否存在发散级数和收敛级数之间的清晰界限?(假设级数都是正项且单调的级数)即,是否存在一个数列{un},使得增长比{un}快的级数都发散,比{un}慢的都收敛?
上面的说法很模糊。但无论如何定义这样的“界限”,这样可以作为清晰“界限"的级数都是不存在的。在Baby Rudin的习题中,有这样两题清晰地指向了这个结论(尽管不能直接作为证明):
下面设un是一个正项递减的级数,sn是其前n项和,rn是其第n项之后的和。
(1)如果∑(un)发散,那么级数∑(un/sn)也发散;
(2)如果∑(un)收敛,那么级数∑(un/√rn)也收敛。
换句话说,给定一个收敛/发散的级数,总能构造出比它增长更慢(更快)的发散(收敛)级数。
IP属地:北京
8楼
2024-01-07 21:09
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2025-07-23 19:59:04
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N_a_O_H_
小吧主
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4. 又双叒叕是级数
今天最后一更,出处是知乎。
条件收敛是交错级数的一种性质,这种级数本身收敛,但各项的绝对值之和不收敛,与绝对收敛的交错级数相对应。
条件收敛的级数可以轻而易举地被重排玩坏。绝对收敛的级数无论怎么重排都只会收敛到一个固定的值,但条件收敛的级数则不是,可以通过重排改变其收敛的值。
不仅如此,黎曼重排定理声明:任何一个条件收敛的级数都可以通过重排收敛到任何一个实数值,甚至发散!
比如以下的计算过程:
IP属地:北京
10楼
2024-01-07 21:35
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根号负一shine
知名人士
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膜
IP属地:浙江
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11楼
2024-01-07 21:47
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Nullnone
知名人士
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前排
IP属地:山东
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12楼
2024-01-07 21:56
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烟雨江南梦中
初级粉丝
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比较好奇的是这里的奇葩更多是指什么
IP属地:安徽
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13楼
2024-01-07 22:03
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幼布布子
核心吧友
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预测此贴会火,先占前排
IP属地:广东
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14楼
2024-01-07 22:04
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一望无际54
人气楷模
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没有调和级数去掉分母含9项收敛我是不认可的
IP属地:广东
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15楼
2024-01-07 22:04
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2025-07-23 19:53:04
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瓶装猫
铁杆吧友
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好贴,先收藏
上大一买了两册数学分析中的反例,发现啥也看不懂,正如这个贴子,先收藏,以后再说
IP属地:上海
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16楼
2024-01-07 22:14
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