История серии Грандис - Википедия - History of Grandis series

Геометрия и бесконечные нули

Гранди

Гвидо Гранди (1671–1742), как сообщается, представил упрощенное описание серии 1703 года. Он заметил, что вставка скобок в 1 − 1 + 1 − 1 + · · · дали разные результаты: либо

${ Displaystyle (1-1) + (1-1) + cdots = 0}$

или же

${ Displaystyle 1 + (- 1 + 1) + (- 1 + 1) + cdots = 1.}$

Объяснение Гранди этого феномена стало хорошо известно своим религиозным подтекстом:

Помещая круглые скобки в выражение 1 - 1 + 1 - 1 + · · · по-разному, я могу, если хочу, получить 0 или 1. Но тогда идея творения ex nihilo вполне правдоподобно.^[1]

На самом деле, эта серия не была праздной темой для Гранди, и он не думал, что ее суммируют ни 0, ни 1. Скорее, как и многие последующие математики, он думал, что истинная ценность серии в ¹⁄₂ по целому ряду причин.

(1, ¹⁄₂) на ведьму Агнеси

Математическое рассмотрение Гранди 1 − 1 + 1 − 1 + · · · встречается в его книге 1703 года Quadratura circa et hyperbolae per infinitas hyperbolas geometrice экспонита. Широко интерпретируя работы Гранди, он получил 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = ¹⁄₂ посредством геометрических рассуждений, связанных с его исследованием ведьма Аньези. Математики восемнадцатого века немедленно перевели и резюмировали его аргумент в аналитических терминах: для образующей окружности с диаметром а, уравнение ведьмы у = а³/(а² + Икс²) имеет разложение в ряд

${ displaystyle sum _ {n = 0} ^ { infty} { frac {(-1) ^ {n} x ^ {2n}} {a ^ {2n-1}}} = a - { frac {x ^ {2}} {a}} + { frac {x ^ {4}} {a ^ {3}}} - { frac {x ^ {6}} {a ^ {5}}} + cdots}$

и установка а = Икс = 1, 1 - 1 + 1 - 1 + · · · = ¹⁄₂.^[2]

• В соответствии с Моррис Клайн, Гранди начал с биномиальное разложение

${ displaystyle { frac {1} {1 + x}} = 1-x + x ^ {2} -x ^ {3} + cdots}$

и заменил Икс = 1, чтобы получить 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = ¹⁄₂. Гранди »также утверждал, что, поскольку сумма равна как 0, так и ¹⁄₂, он доказал, что мир может быть создан из ничего ».^[3]

Гранди предложил новое объяснение, что 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = ¹⁄₂ в 1710 г., как во втором издании Quadratura circa^[4] и в новой работе, De Infinitis infinitorum, et infinite parvorum ordinibus disquisitio geometrya.^[5] Два брата унаследовали бесценный камень от своего отца, завещание которого запрещает им продавать его, поэтому они соглашаются, что он будет находиться в музеях друг друга попеременно. Если это соглашение будет длиться вечность между потомками брата, то каждая из двух семей будет владеть половиной драгоценного камня, даже если он будет переходить из рук в руки бесконечно часто. Позднее этот аргумент подвергся критике со стороны Лейбница.^[6]

Притча о драгоценном камне - первое из двух дополнений к обсуждению следствия, которое Гранди добавил ко второму изданию. Вторая повторяет связь между сериалом и творением Вселенной Богом:

Sed inquies: aggregatum ex infinitis difficis infinitarum ipsi DV æqualium, sivecontinè, sive alternè sumptarum, est demum summa ex infinitis nullitatibus, seu 0, quomodo ergo Quantitatem notabilem aggreget? At repono, eam Infiniti vim agnoscendam, ut etiam quod per se nullum est multiplicando, in aliquid commutet, sicuti finitam magnitudiné diverndo, in nullam degenerare cogit: unde per infinitam Dei Creatoris Potentiam omnia ex nihlo facta, omilnia absurdum esse, Quantitatem aliquam, ut ita dicam, creari per infinitam vel multiplicationem, vel addem ipsius nihili, aut quodvis Quantum infinita Divisione, aut subductione in nihilum redigit.^[7]

Маркетти

После того, как Гранди опубликовал второе издание Quadratura, его земляк Алессандро Маркетти стал одним из первых его критиков. Один историк утверждает, что Маркетти был мотивирован больше ревностью, чем какой-либо другой причиной.^[8] Маркетти нашел абсурдным утверждение о том, что бесконечное число нулей может составлять конечное количество, и на основании трактовки Гранди сделал вывод об опасности, исходящей от богословских рассуждений. Два математика начали нападать друг на друга в серии открытых писем; их дебаты закончились только смертью Маркетти в 1714 году.

Лейбниц

С помощью и поощрением Антонио Мальабечи, Гранди прислал копию 1703 г. Quadratura Лейбницу вместе с письмом, в котором выражаются комплименты и восхищение работой мастера. Лейбниц получил и прочитал это первое издание в 1705 году и назвал его неоригинальной и менее продвинутой «попыткой» своих расчетов.^[9] Трактовка Гранди 1 - 1 + 1 - 1 + · · · не привлекала внимания Лейбница до 1711 г., ближе к концу его жизни, когда Кристиан Вольф отправил ему письмо от имени Маркетти с описанием проблемы и запросом мнения Лейбница.^[10]

Фон

Еще в 1674 году в второстепенном, менее известном письме De Triangulo Harmonico на гармонический треугольник, Лейбниц упомянул 1 − 1 + 1 − 1 + · · · очень кратко в примере:

${ displaystyle { frac {1} {1 + 1}} = { frac {1} {1}} - { frac {1} {1 + 1}}. ; mathrm {Ergo} ; { frac {1} {1 + 1}} = 1-1 + 1-1 + 1-1 ; mathrm {и т. д.}}$^[11]

Предположительно, он пришел к этой серии повторной заменой:

${ displaystyle { frac {1} {1 + 1}} = 1- (1 - { frac {1} {1 + 1}})}$

${ displaystyle { frac {1} {1 + 1}} = 1- (1- (1- (1 - { frac {1} {1 + 1}})))}$

${ displaystyle { frac {1} {1 + 1}} = 1- (1- (1- (1- (1- (1 - { frac {1} {1 + 1}}))))) }$

И так далее.

Сериал 1 − 1 + 1 − 1 + · · · также косвенно появляется в дискуссии с Tschirnhaus в 1676 г.^[12]

Лейбниц уже рассмотрел расходящиеся переменные серии 1 − 2 + 4 − 8 + 16 − · · · еще в 1673 году. В этом случае он утверждал, что путем вычитания либо слева, либо справа можно получить либо положительную, либо отрицательную бесконечность, и поэтому оба ответа неверны и целое должно быть конечным. Через два года после этого Лейбниц сформулировал первый в истории математики критерий сходимости - испытание чередующейся последовательностью, в котором он косвенно применил современное определение конвергенции.^[13]

Решения

Начало опубликованного письма Лейбница-Вольфа

В 1710-х годах Лейбниц описал ряд Гранди в своей переписке с несколькими другими математиками.^[14] Письмо, оказавшее наибольшее влияние, было его первым ответом Вольфу, который он опубликовал в Acta Eruditorum. В этом письме Лейбниц критиковал проблему с нескольких точек зрения.

В целом Лейбниц считал, что алгоритмы исчисления представляют собой форму «слепого рассуждения», которое в конечном итоге должно быть основано на геометрических интерпретациях. Поэтому он согласился с Гранди, что 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = ¹⁄₂, утверждая, что отношение было хорошо обоснованным, потому что существовала геометрическая демонстрация.^[15]

С другой стороны, Лейбниц резко критиковал пример Гранди с общей жемчужиной, утверждая, что сериал 1 − 1 + 1 − 1 + · · · не имеет отношения к рассказу. Он указал, что в течение любого конечного, четного числа лет братья обладают равным владением, но сумма соответствующих членов ряда равна нулю.^[6]

Лейбниц считал, что аргумент от 1/(1 + Икс) был действителен; он взял это как пример своего закон непрерывности. Поскольку отношение 1 − Икс + Икс² − Икс³ + · · · = 1/(1 + Икс) относится ко всем Икс меньше 1, оно должно сохраняться Икс равно 1. Тем не менее, Лейбниц считал, что можно найти сумму ряда 1 − 1 + 1 − 1 + · · · напрямую, без необходимости возвращаться к выражению 1/(1 + Икс) откуда это пришло. Этот подход может показаться очевидным по современным меркам, но это значительный шаг с точки зрения истории суммирования расходящихся рядов.^[16] В XVIII веке в изучении рядов преобладали степенные ряды, и суммирование числового ряда выражалось как жНаиболее естественной стратегией считалось (1) степенного ряда некоторых функций.^[17]

Лейбниц начинает с того, что беря четное число членов из ряда, последний член равен -1, а сумма равна 0:

1 − 1 = 1 − 1 + 1 − 1 = 1 − 1 + 1 − 1 + 1 − 1 = 0.

Если взять нечетное количество членов, последний член равен +1, а сумма равна 1:

1 = 1 − 1 + 1 = 1 − 1 + 1 − 1 + 1 = 1.

Итак, бесконечный ряд 1 - 1 + 1 - 1 + · · · не имеет ни четного, ни нечетного числа членов, поэтому он не дает ни 0, ни 1; если довести серию до бесконечности, она становится чем-то средним между этими двумя вариантами. Нет больше причин, по которым ряд должен принимать одно значение, чем другое, поэтому теория «вероятности» и «закон справедливости» диктуют, что следует брать среднее арифметическое значений 0 и 1, то есть (0 + 1) / 2 = 1/2.^[18]

Эли Маор говорит об этом решении: «Такие наглые, беспечные рассуждения действительно кажутся нам сегодня невероятными…»^[19] Клайн изображает Лейбница более застенчивым: «Лейбниц признал, что его аргумент был скорее метафизическим, чем математическим, но сказал, что в математике больше метафизической истины, чем это обычно признается».^[20]

Чарльз Мур размышляет, что Лейбниц вряд ли был бы так уверен в своей метафизической стратегии, если бы она не дала такой же результат (а именно ¹⁄₂) как и другие подходы.^[21] Математически это не было случайностью: подход Лейбница будет частично оправдан, когда в 1880 году наконец будет доказана совместимость методов усреднения и степенных рядов.^[22]

Реакции

Когда он впервые поднял вопрос о серии Гранди перед Лейбницем, Вольф был склонен к скептицизму наряду с Маркетти. Прочитав ответ Лейбница в середине 1712 г.,^[23] Вольф был настолько доволен решением, что попытался распространить метод среднего арифметического на более расходящиеся ряды, такие как 1 − 2 + 4 − 8 + 16 − · · ·. Интуиция Лейбница помешала ему так сильно напрячь свое решение, и он ответил, что идея Вольфа интересна, но недействительна по нескольким причинам. Во-первых, члены суммируемого ряда должны уменьшиться до нуля; четное 1 − 1 + 1 − 1 + · · · можно выразить как предел такого ряда.^[24]

Лейбниц описал ряд Гранди вместе с общей проблемой сходимости и расхождения букв в Николай I Бернулли в 1712 - начале 1713. Дж. Дутка предполагает, что эта переписка, наряду с интересом Николая I Бернулли к вероятности, побудила его сформулировать Петербургский парадокс Другая ситуация, связанная с расходящимися рядами, в сентябре 1713 года.^[25]

В соответствии с Пьер-Симон Лаплас в его Essai Philosophique sur les Probabilités, Серия Гранди была связана с тем, что Лейбниц видел «образ Творения в своей двоичной арифметике», и поэтому Лейбниц написал письмо Иезуит миссионер Клаудио Филиппо Гримальди, придворный математик в Китай, в надежде, что Клаудио Филиппо Гримальди интерес к науке и математическая «эмблема творения» могут объединиться, чтобы обратить нацию христианство. Лаплас замечает: «Я записываю этот анекдот только для того, чтобы показать, насколько предрассудки младенчества могут ввести в заблуждение величайших людей».^[26]

Расхождение

Джейкоб Бернулли

Начало Позиции часть 3, переизданная в 1744 г.

Джейкоб Бернулли (1654–1705) имел дело с аналогичной серией в 1696 году в третьей части своего Positiones arithmeticae de seriebus infinitis.^[27] Применение Николас Меркатор метод для полиномиальное деление в столбик к соотношению k/(м + п), он заметил, что всегда есть остаток.^[28] Если м > п затем этот остаток уменьшается и «в конечном итоге меньше любого заданного количества», и

${ displaystyle { frac {k} {m + n}} = { frac {k} {m}} - { frac {kn} {m ^ {2}}} + { frac {kn ^ {2 }} {m ^ {3}}} - { frac {kn ^ {3}} {m ^ {4}}} + cdots.}$

Если м = п, то это уравнение принимает вид

${ displaystyle { frac {k} {2m}} = { frac {k} {m}} - { frac {k} {m}} + { frac {k} {m}} - { frac {k} {m}} + cdots.}$

Бернулли назвал это уравнение «небезупречным парадоксом».^[27][29]

Вариньон

Пьер Вариньон (1654–1722) рассматривал серию Гранди в своем отчете. Меры предосторожности при использовании люксов или серий бесконечных результатов…. Первой из его целей в этой статье было указать на расхождение ряда Гранди и расширить трактовку Якоба Бернулли 1696 года.

(Математика Вариньона…)

Окончательная версия статьи Вариньона датирована 16 февраля 1715 г. и появилась в томе Воспоминания из Французская Академия Наук это само по себе не было опубликовано до 1718 года. Что касается столь относительно поздней обработки серии Гранди, удивительно, что в отчете Вариньона даже не упоминается более ранняя работа Лейбница.^[30] Но большая часть Меры предосторожности был написан в октябре 1712 г., когда Вариньон был вдали от Париж. В Abbé Poignard книга 1704 года о магические квадраты, Traité des Quarrés sublimes, стал популярным предметом в Академии, а второе исправленное и расширенное издание весило 336 страниц. Чтобы найти время, чтобы прочитать TraitéВариньону почти на два месяца пришлось бежать в деревню, где он в относительной изоляции писал на тему сериала Гранди. Вернувшись в Париж и зарегистрировавшись в Академии, Вариньон вскоре обнаружил, что великий Лейбниц правил в пользу Гранди. Будучи отделенным от своих источников, Вариньону все же пришлось пересмотреть свою статью, найдя и включив цитату Якоба Бернулли. Вместо того, чтобы принять во внимание работу Лейбница, Вариньон объясняет в постскриптуме к своему отчету, что эта цитата была единственной поправкой, которую он внес в Париже, и что если возникли другие исследования по этой теме, его мысли по этому поводу должны быть отложены до следующего отчета.^[31]

(Письма между Вариньоном и Лейбницем…)

В 1751 г. Энциклопедия, Жан ле Ронд д'Аламбер перекликается с мнением о том, что рассуждения Гранди, основанные на разделении, были опровергнуты Вариньоном в 1715 году (на самом деле Даламбер приписывает проблему «Гвидо Убалдус ", ошибка, которая время от времени распространяется и сегодня.)^[32]

Риккати и Бугенвиль

В письме 1715 г. Якопо Риккати, Лейбниц упомянул вопрос о серии Гранди и рекламировал собственное решение в Acta Eruditorum.^[33] Позже Риккати подвергнет критике аргумент Гранди в его 1754 г. Saggio intorno al sistema dell'universo, говоря, что это вызывает противоречия. Он утверждает, что с таким же успехом можно написать п − п + п − п + · · · = п/(1 + 1), но что в этой серии «такое же количество нулей», как и в серии Гранди. Эти нули лишены мимолетного характера п, как указывает Риккати, равенство 1 − 1 = п − п гарантируется 1 + п = п + 1. Он приходит к выводу, что фундаментальная ошибка заключается в использовании расходящегося ряда для начала:

На самом деле, не случается, что если мы остановим эту серию, следующими терминами можно будет пренебречь по сравнению с предыдущими; это свойство проверено только для сходящихся рядов ".^[34]

Другая публикация 1754 года также раскритиковала серию Гранди на основании ее коллапса до 0. Луи Антуан де Бугенвиль кратко описывает серию в своем знаменитом учебнике 1754 г. Traité du Calcul intégral. Он объясняет, что ряд является «истинным», если его сумма равна выражению, из которого расширяется; в противном случае это «ложь». Таким образом, серия Гранди ложна, потому что 1/(1 + 1) = 1/2 и все еще (1 − 1) + (1 − 1) + · · · = 0.^[35]

Эйлер

Леонард Эйлер лечит 1 − 1 + 1 − 1 + · · · наряду с другими расходящимися рядами в его De seriebus divergentibus, документ 1746 года, который был зачитан Академии в 1754 году и опубликован в 1760 году. Он определяет эту серию как первую рассмотренную Лейбницем, и он рассматривает аргумент Лейбница 1713 года, основанный на серии 1 − а + а² − а³ + а⁴ − а⁵ + · · ·, назвав это «довольно здравым рассуждением», а также упоминает аргумент четной / нечетной медианы. Эйлер пишет, что обычное возражение против использования 1/(1 + а) в том, что это не равно 1 − а + а² − а³ + а⁴ − а⁵ + · · · пока не а меньше 1; в противном случае все, что можно сказать, это то, что

${ displaystyle { frac {1} {1 + a}} = 1-a + a ^ {2} -a ^ {3} + cdots pm a ^ {n} mp { frac {a ^ { п + 1}} {1 + а}},}$

где последний остаточный член не обращается в нуль и не может быть проигнорирован как п доводится до бесконечности. Продолжая писать от третьего лица, Эйлер упоминает возможное опровержение возражения: по сути, поскольку бесконечный ряд не имеет последнего члена, нет места для остатка, и им следует пренебречь.^[36] После просмотра более сильно расходящихся серий, таких как 1 + 2 + 4 + 8 + · · ·, где он считает, что его оппоненты имеют более твердую поддержку, Эйлер пытается решить проблему:

Тем не менее, каким бы существенным ни казался этот конкретный спор, ни одна из сторон не может быть признана виновной в какой-либо ошибке другой стороны, когда бы ни использовался такой ряд в анализе, и это должно быть сильным аргументом в пользу того, что ни одна из сторон не ошибается, но что все разногласия исключительно словесные. Ибо если в расчетах я приду к этой серии 1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 и т. Д. и если вместо этого я заменю 1/2, никто не будет справедливо вменять мне ошибку, что, однако, все сделали бы, если бы я поставил какое-нибудь другое число вместо этого ряда. Откуда не может оставаться сомнений, что на самом деле сериал 1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 + и т. Д. и дробь 1/2 являются эквивалентными величинами, и что всегда разрешается безошибочно заменять одну на другую. Таким образом, весь вопрос сводится к следующему: называем ли мы дробь 1/2 правильной суммой 1-1 + 1-1 + и т. Д.; и следует сильно опасаться того, что те, кто настаивает на отрицании этого и в то же время не осмеливается отрицать эквивалентность, вступили в битву из-за слов. Но я думаю, что все эти споры можно легко закончить, если мы будем внимательно следить к чему следует ...^[37]

Эйлер также использовал конечные разности нападать 1 − 1 + 1 − 1 + · · ·. В современной терминологии он взял Преобразование Эйлера последовательности и обнаружил, что она равна ¹⁄₂.^[38] Еще в 1864 году Де Морган утверждал, что «это преобразование всегда было одной из самых сильных презумпций в пользу 1 − 1 + 1 − … существование ¹⁄₂."^[39]

Разбавление и новые ценности

Несмотря на уверенный тон своих статей, Эйлер выразил сомнение по поводу расходящихся рядов в своей переписке с Николаем I Бернулли. Эйлер утверждал, что его попытка определения никогда не подводила его, но Бернулли указал на явную слабость: оно не указывает, как следует определять «» конечное выражение, которое порождает данную бесконечную серию. Это не только практическая трудность, это было бы теоретически фатальным, если бы серия была создана путем расширения двух выражений с разными значениями. Трактовка Эйлера 1 − 1 + 1 − 1 + · · · основывается на его твердом убеждении, что ¹⁄₂ это единственное возможное значение ряда; что, если бы был другой?

В письме 1745 г. Кристиан Гольдбах Эйлер утверждал, что ему не было известно ни о каком подобном контрпримере, и в любом случае Бернулли его не представил. Несколько десятилетий спустя, когда Жан-Шарль Калле в конце концов выдвинул контрпример, он был направлен на 1 − 1 + 1 − 1 + · · ·. Предыстория новой идеи начинается с Даниэль Бернулли в 1771 г.^[40]

Даниэль Бернулли

• Бернулли, Даниэль (1771). "De sumutationibus serierum quunduam incongrue veris earumque Interferencee atque usu". Новые комментарии Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae. 16: 71–90.

Даниэль Бернулли, который принял вероятностный аргумент, что 1 − 1 + 1 − 1 + · · · = ¹⁄₂, заметил, что, вставляя нули в ряд в нужных местах, можно получить любое значение от 0 до 1. В частности, аргумент предполагал, что

1 + 0 − 1 + 1 + 0 − 1 + 1 + 0 − 1 + · · · = ²⁄₃.^[41]

Калле и Лагранж

В меморандуме, отправленном Жозеф Луи Лагранж ближе к концу века Каллет указал, что 1 − 1 + 1 − 1 + · · · также можно было получить из серии

${ displaystyle { frac {1 + x} {1 + x + x ^ {2}}} = 1-x ^ {2} + x ^ {3} -x ^ {5} + x ^ {6} - х ^ {8} + cdots;}$

замена Икс = 1 теперь предлагает значение ²⁄₃, нет ¹⁄₂.Лагранж одобрил отправку Каллета для публикации в Воспоминания из Французская Академия Наук, но он никогда не публиковался напрямую. Вместо этого Лагранж (вместе с Чарльз Боссут ) подытожил работу Каллета и ответил на нее в Воспоминания 1799. Он защищал Эйлера, предлагая, что ряд Калле на самом деле должен быть написан с 0 членов, оставленных в:

${ displaystyle 1 + 0-x ^ {2} + x ^ {3} + 0-x ^ {5} + x ^ {6} + 0-x ^ {8} + cdots,}$

что сводится к

1 + 0 − 1 + 1 + 0 − 1 + 1 + 0 − 1 + · · ·

вместо.^[42]

19 век

XIX век вспоминается как примерный период Коши 'песок Авель в значительной степени успешный запрет на использование расходящихся серий, но серии Гранди продолжали время от времени появляться. Некоторые математики не последовали примеру Абеля, в основном за пределами Франции, и британским математикам особенно потребовалось «много времени», чтобы понять анализ, исходящий с континента.^[43]

В 1803 г. Роберт Вудхаус предложил, чтобы 1 − 1 + 1 − 1 + · · · подведены к чему-то, что называется

${ displaystyle { frac {1} {1 + 1}},}$

который можно отличить от ¹⁄₂. Айвор Граттан-Гиннесс замечания по этому предложению, «… Р. Вудхаус… писал с замечательной честностью о проблемах, которые он не смог понять… Конечно, нет ничего плохого в определении новых символов, таких как ¹⁄₁₊₁; но идея является «формалистической» в нелестном смысле, и она не имеет отношения к проблеме сходимости рядов ».^[44]

Алгебраические рассуждения

В 1830 году математик был назван только «М. Р. С.» написал в Annales de Gergonne по методике численного нахождения неподвижных точек функций одной переменной. Если можно преобразовать проблему в форму уравнения х = А + е (х), куда А можно выбрать по желанию, тогда

${ Displaystyle х = А + е (А + е (А + е ( cdots)))}$

должно быть решением, и усечение этого бесконечного выражения приводит к последовательности приближений. И наоборот, учитывая серию Икс = а − а + а − а + · · ·, автор восстанавливает уравнение

${ Displaystyle х = а-х,}$

к которому решение есть (¹⁄₂)а.

М. Р. С. отмечает, что приближения в этом случае являются а, 0, а, 0,…, но в «тонких рассуждениях» Лейбница нет нужды. Более того, аргумент в пользу усреднения приближений проблематичен в более широком контексте. Для уравнений не вида х = А + е (х), Решения М. Р. С. непрерывные дроби, продолженные радикалы, и другие бесконечные выражения. В частности, выражение а / (а / (а / · · · ))) должно быть решением уравнения Икс = а/Икс. Здесь М. ​​Р. С. пишет, что, основываясь на рассуждениях Лейбница, можно сделать вывод, что Икс среднее значение усечений а, 1, а, 1,…. Это среднее значение (1 + а)/2, но решением уравнения является квадратный корень из а.^[45]

Бернар Больцано критиковал М. Р. С. ' алгебраическое решение ряда. Что касается шага

${ Displaystyle х = а-а + а-а + cdots = а- (а-а + а- cdots),}$

Больцано заряжен,

Ряд в круглых скобках явно не тот набор чисел, который первоначально был обозначен Икс, как первый член а пропал, отсутствует.

Этот комментарий иллюстрирует интуитивно привлекательные, но весьма проблематичные взгляды Больцано на бесконечность. В его защиту, Кантор сам указал, что Больцано работал в то время, когда концепция мощность из набор отсутствовал.^[46]

Де Морган и компания

Еще в 1844 г. Огастес Де Морган прокомментировал, что если единственный экземпляр, где 1 − 1 + 1 − 1 + · · · не равнялся ¹⁄₂ можно было бы дать, он был бы готов отказаться от всей теории тригонометрических рядов.^[47]

Я не спорю с теми, кто отвергает все, что выходит за рамки арифметического провидения, а только с теми, кто отказывается от использования бесконечно расходящихся рядов и все же, кажется, уверенно использует конечно расходящиеся ряды. Похоже, такая практика существует как дома, так и за рубежом. Кажется, они прекрасно примирились с 1 − 1 + 1 − 1 + · · ·, но не могу признать 1 + 2 + 4 + · · · = −1.^[48]

Вся ткань периодических рядов и интегралов ... мгновенно рухнула бы, если бы было показано, что 1 − 1 + 1 − 1 + · · · может быть одна величина как ограничивающая форма А₀ − А₁ + А₂ − · · ·и другой как ограничивающая форма А₀ − А₁ + А₂ − · · ·.^[49]

В том же томе собраны статьи Сэмюэл Эрншоу и J R Янг частично имея дело с 1 − 1 + 1 − 1 + · · ·. Г. Х. Харди отвергает и то, и другое как «немного больше, чем чепуху», в отличие от «замечательной смеси остроты и замешательства» Де Моргана;^[48] В любом случае Эрншоу привлек внимание Де Моргана следующими замечаниями:

… Нет ничего необычного в том, чтобы окутать эту тему покровом тайны, добавив нули в расширение ¹⁄₁₊₁₊₁. Но такое устройство, как бы оно ни служило для удовлетворения глаз, не может удовлетворить голову ...^[50]

Де Морган в 1864 году писал в том же журнале:

Я не могу одобрить введение шифров, чтобы удовлетворить глаз: но для меня они всегда представились. … Те, кто отвергает случайные отходы от рутинной работы, не имеют права обвинять тех, кто не отвергать с вступление.^[51]

Фробениус и современная математика

Последнюю научную статью, мотивированную 1 - 1 + 1 - 1 + · · ·, можно назвать первой статьей в современной истории расходящихся рядов.^[52] Георг Фробениус опубликовал статью «Ueber die Leibnitzsche Reihe» (О серии Лейбница) в 1880 г. Он нашел старое письмо Лейбница к Вольфу, цитируя его вместе со статьей 1836 г. Йозеф Людвиг Раабе, который, в свою очередь, опирался на идеи Лейбница и Даниэля Бернулли.^[53]

Короткая статья Фробениуса, всего две страницы, начинается с цитаты из трактовки Лейбница 1 - 1 + 1 - 1 + · · ·. Он заключает, что Лейбниц на самом деле сформулировал обобщение Теорема Абеля. Результат, теперь известный как Теорема Фробениуса,^[54] имеет простое утверждение в современных терминах: любая серия, которая Чезаро суммируемый это также Абель суммируемый на ту же сумму. Историк Джованни Ферраро подчеркивает, что Фробениус на самом деле не формулировал теорему в таких терминах, а Лейбниц не формулировал ее вообще. Лейбниц защищал ассоциацию расходящихся рядов 1 − 1 + 1 − 1 + · · · со значением ¹⁄₂, а теорема Фробениуса сформулирована в терминах сходящихся последовательностей и эпсилон-дельта формулировка предел функции.^[55]

За теоремой Фробениуса вскоре последовали дальнейшие обобщения. Отто Гёльдер и Томас Джоаннес Стилтьес в 1882 году. И снова для современного читателя их работа настоятельно предлагает новые определения суммы расходящихся рядов, но эти авторы еще не сделали этого шага. Эрнесто Сезаро предложил систематическое определение впервые в 1890 году.^[56] С тех пор математики исследовали множество различных методов суммирования расходящихся рядов. Большинство из них, особенно более простые, с историческими параллелями, сводят ряд Гранди к ¹⁄₂. Другие, руководствуясь работой Даниэля Бернулли, суммируют ряд с другим значением, а некоторые вообще не суммируют его.

Примечания

Рекомендации