被沈奇點名的數院男生上臺,小夥子胸有成竹拿起粉筆,刷刷刷奮筆疾書。
男生使用中學代數知識建立了一系列有規律性的等式:
(1-x)(1+x)=1-x^2
(1-x)(1+x+ x^2)=1-x^3
(1-x)(1+x+ x^2+ x^3)=1-x^4
男生將括號開啟依次展開,正負x的1次方、2次方、3次方相互抵消。
之後是一波行雲流水的操作,男生得到等式:1+2x+3x^2+4x^3+……=1/(1-x)^2
《數論史》中記載,尤拉當時取上式中的x=-1,得到1-2+3-4+5-6+……=1/4
雖然數字的絕對值不斷變大,但由於正負號的存在而相互抵消,所以得到了1/4。
這是條件收斂法,數院男生就是這麼做的,他繼續將偶數位的總和擴大到2倍,再將等式兩邊都除以-3,最終推匯出1+2+3+4+5+……=-1/12。
“謝謝這位同學。”沈奇滿意男生的答案,轉而面向全體同學問到:“尤拉用無窮多的正整數相加,得到一個負數,他究竟想表達什麼?”
有同學說到:“所謂無窮大,就是不知是正還是負。”
“OK,回答正確。尤拉最初賦予無窮大的意義,對當時的數學的意義不大,但對200多年後的數學和物理意義重大。”沈奇在黑板上寫出幾個簡單的式子。
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