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【长期更新】数学中的奇葩结论

只看楼主收藏回复


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。


IP属地:北京1楼2024-01-07 20:16回复
    期待


    IP属地:湖北来自Android客户端2楼2024-01-07 20:17
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      2025-07-23 20:05:04
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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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        好的


        IP属地:陕西来自Android客户端4楼2024-01-07 20:31
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          前排


          IP属地:广西5楼2024-01-07 20:33
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            好好好


            IP属地:上海来自Android客户端6楼2024-01-07 20:34
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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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                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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                  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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                    IP属地:浙江来自iPhone客户端11楼2024-01-07 21:47
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                      前排


                      IP属地:山东来自Android客户端12楼2024-01-07 21:56
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                        比较好奇的是这里的奇葩更多是指什么


                        IP属地:安徽来自Android客户端13楼2024-01-07 22:03
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                          预测此贴会火,先占前排


                          IP属地:广东来自Android客户端14楼2024-01-07 22:04
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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:广东来自iPhone客户端15楼2024-01-07 22:04
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                              2025-07-23 19:53:04
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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:上海来自Android客户端16楼2024-01-07 22:14
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