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欧拉用过的一种方法,请高手赐教

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在数学与猜想第一卷中看到,欧拉在计算1+1/4+1/9+...的时候用到一个类比的思想,他认为,如果f(x)在0的某个邻域内能展开成麦克劳林级数,且f(x)=0的根可以列举出来,为x1,x2,...,且x1,x2,...均不是f(x)的重根,那么在该邻域内无穷乘积∏(1-x/xi)收敛于f(x)/f(0),其中f(0)不等于0。
这个命题正确与否?能否证明?它看起来很像是对的,而且和很多问题都有关,比如“【挑战】动动笔,看你级数求和到几级”帖子中的4级的最后一题,可以用到shx的无穷乘积展开,但是解决1+1/4+1/9+...还可以用到傅里叶级数,让我越来越糊涂了。


1楼2007-07-01 23:20回复
    • 58.240.104.*
    当时欧拉是这样证明的:

    考虑方程f(x)/x=anx^2n+a(n-1)x^2(n-2)+a(n-2)x^(2n-4)+....+a1x^2+a0=0
    假设方程有2n个根,±x1,±x2....±xn

    那么就有f(x)/x=a0(1-x^2/x1^2)(1-x^2/x2^2)...(1-x^2/xn^2)

    对比这2个方程,可以得到a1=-a0(1/x1^2+1/x2^2+...1/xn^2)

    而sinx/x=1-1/3!x^2+1/5!x^4-......
    sinx/x=0的根为±π,±2π,......

    于是欧拉得到1/3!=1*(1/π^2+1/(2π)^2+1/(3π)^2+....)

    1+1/4+1/9+.....=π^2/3!=π^2/6


    2楼2007-07-02 01:08
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      2025-08-03 03:33:18
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      回复2楼:
      这是一个非常可信的类比,但不是证明吧~


      3楼2007-07-02 02:23
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        关注...


        IP属地:广东4楼2007-07-02 08:35
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          • 58.240.104.*
          书上就说当时欧拉是这样做的,当然这个证明不严格。

          现在我也想知道这个东东怎么证明,等高手把


          5楼2007-07-02 17:32
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            这个推理过程直观看上去是不严格的
            但能否严格证明这个推理过程是严格的呢~
            要不,就举反例


            IP属地:广东6楼2007-07-02 18:18
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              就算这个类比是不严密的 两者之间也一定存在千丝万缕的联系
              数学啊 就是这么有魅


              7楼2007-07-02 19:27
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                8楼2007-07-02 22:24
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                  2025-08-03 03:27:18
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                  • 125.36.38.*
                  求助高手


                  9楼2007-07-03 23:10
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                    《微积分学教程》里面有推导过程,刚才啃了啃。也挺巧妙,因为证明过程不短,所以有些地方不直接打了,见谅
                     先用复数欧拉公式求sin(2n+1)x用sinx的表示方法 
                    得到sin(2n+1)x=sinxP(sin^2 x),P(u)为关于u的n次多项式
                     然后就是欧拉的那个做法,不过这次是把P(u)写成乘积形式P(u)=(1-u/u1)(1-u/u2)...(1-u/un),uk是多项式的根。注意到根为sin^2(k*pi/(2n+1)),k取直到n的正整数(注意,k*pi/(2n+1)都是锐角)然后把x换成x/(2n+1)就可以把sinx展开乘乘积形式。这个展开是关于sin(x/(2n+1))的.
                     现在取定k,使得(k+1)pi>|x|,考虑前k个根的乘积部分,取n趋于无穷的极限,得到一个极限(有限项,极限很好求,把sin弄掉了),得到一个乘积式子。而总乘积显然收敛(常数,为sinx),所以剩下的部分肯定也是收敛的。
                     现在可以证明剩下部分在n趋于无穷时的极限(和k是相关的),在k趋于无穷的时候是趋近于1的。因而无穷乘积就证明了。具体证明是考虑

                    2a/pi<sina<a,
                    则,设这部分乘积为A
                    sin^2(h*pi/(2n+1))>4/pi^2*h^2pi^2/(2n+1)^2,h取大于k的数
                    因为根都是非负的,以及三角函数有界性,得到
                    1>A>(1-x^2/4(k+1)^2)...(1-x^2/4n^2)
                     现在要做的是证明右边的部分乘积在k趋于无穷的时候极限为1就好(这样A极限也是1,sinx就等于之前那个乘积在k趋于无穷的时候的极限了)
                     (以下求和、求积号略)
                     无穷乘积理论中有这样的两个定理
                     1)如果一个无穷乘积收敛,那么部分乘积(从第k项开始往后的部分)在k趋于无穷时候的极限为1。
                     2)如果对于充分大的n,乘积(1+an),总有an>0或an<0,则乘积的收敛与否等价于级数an是否收敛
                     我们考虑从某个H开始的无穷乘积(1-x^2/4H^2)...,其中4H^2>x^2,可以使得之前不等式右边那个乘积是其部分乘积。容易知道级数x^2/4h^2是收敛的,通过2)知道无穷乘积收敛。那么通过1)我们也就得到了想要证明的结论。
                     至此,这个无穷乘积的证明也就结束了。


                    10楼2007-07-04 00:21
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                      无穷乘积收敛还是不难,没想到原来也是从部分入手去证明。楼上的证法不错啊


                      11楼2007-07-04 00:47
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                        书上的,不知道谁弄出来的


                        12楼2007-07-04 09:59
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