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奇奇怪怪的问题(五)巴塞尔问题//或许……你听说过…欧拉的故
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奇奇怪怪的问题(五)巴塞尔问题//
或许……你听说过…欧拉的故事吗?
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1楼
2020-06-29 20:37
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巴塞尔问题是一个有名的数论问题,文字表述为:求所有平方数(比如说1,4,9…)的倒数之和
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2楼
2020-06-29 21:00
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正好刚刚讲了sinx函数的展开式,刚好就可以拿来解决这个问题
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3楼
2020-06-29 21:00
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历史上,欧拉首先解决了这个问题,使他一举成名
他的解法虽然不是特别严谨(但后来他也给出了严格的解法),但是非常巧妙,就像是先知道了答案再得出过程……
下面就来讲一下欧拉的解法
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4楼
2020-06-29 21:09
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首先,根据sinx的级数展开式,可以得到(sinx)/x的级数展开式
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5楼
2020-06-29 21:13
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接下来就是重点…
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6楼
2020-06-29 21:35
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一个多项式方程,比如说x²-4=0它的解是2和-2
多项式(x²-4)因式分解得到(x+2)(x-2)
可以看出,因式分解一个多项式的关键就是找到这个多项式为0的方程的解
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7楼
2020-06-29 21:38
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所以要分解(sinx)/x这个无穷级数,也应该找到它的解,方程的解就是函数的零点
(零点是一个确定的值,就是因变量是0时,自变量的值)
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8楼
2020-06-29 21:40
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如图,是函数f(x)=(sinx)/x的函数图像
可以看出,函数的零点集合为kπ,k是整数(正整数和负整数)
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9楼
2020-06-29 21:43
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既然找到了零点,也就是找到了方程的根,就可以进行分解了
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10楼
2020-06-29 21:45
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把原先(sinx)/x的级数变为这种形式
图源:百度百科
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11楼
2020-06-29 21:50
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为什么要变为这种形式呢?
就和上面说的多项式方程的因式分解一样,分解出来,每个括号里的结果必须等于0
现在方程的根是x=kπ,为了保证括号里的结果是0,分母就必须取kπ,这样(1-kπ/kπ)=0
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12楼
2020-06-29 22:00
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把两个括号合并,也就是根据平方差公式变形,得到11楼的图的第二行的形式
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13楼
2020-06-29 22:01
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如图,是,现在得出的(sinx)/x的乘积式和原来无穷级数的比较
原无穷级数中x²的系数是1/3!,也就是1/6,而成绩式的x²的系数是
-1/π²-1/4π²-1/9π²-……
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14楼
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而这两个系数是相等的
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15楼
2020-06-29 22:11
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