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¿Funciona algún método de suma de series divergentes en las series armónicas?

Es una especie de folclore (como lo ejemplifica este antiguo post en The Everything Seminar) que ninguna de las técnicas comunes para sumar series divergentes funciona para dar un valor significativo a la serie armónica, y también es una especie de folclore (aunque no recuerdo dónde lo escuché) que la serie armónica es más o menos la única serie importante con esta propiedad.

¿Qué otros métodos, además de la continuación analítica y la regularización zeta, existen para sumar series divergentes? ¿Funcionan con las series armónicas? ¿Y hay otras series conocidas que tampoco tengan regularizaciones obvias?

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GrizzlyGuru Puntos 62

No se me permite publicar un comentario, pero en respuesta al post de Michael Lugo y como seguimiento a Scott Carnahan, la serie armónica primera puede regularizarse por analogía con $1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 + \ldots$ " $=$ " $\gamma$ , dando la Constante de Mertens . Ver el función zeta primera para más información.

En este caso no se trata de una "continuación meromórfica", ya que la singularidad es logarítmica. Esto nos lleva a la siguiente pregunta: ¿hay alguna diferencia en la práctica y existe una teoría general para el caso logarítmico (o incluso más general, por ejemplo, logarítmico anidado múltiple)? La función zeta primera tiene algunas propiedades interesantes, como tener un límite natural de analiticidad en $\Re(s) = 0$ .

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Jon Galloway Puntos 320

Por cierto, el mejor texto en este tipo de preguntas es el libro pasado de Hardy, Serie divergente.

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Robert Höglund Puntos 5572

La serie 1/2 + 1/3 + 1/5 + ... (la suma de los recíprocos de los números primos) mencionado por harrison "sumas de dinero para iniciar sesión registro ∞"; más formalmente,

(1/2 + 1/3 + 1/5 + 1/7 + ... + 1/n) ~ log log n

donde ~ tiene el significado usual: f(n)~g(n) si lim (n -> infty) f(n)/g(n) = 1.

La n-ésima suma parcial de la serie armónica, 1 + 1/2 + 1/3 + ... + 1/n, diverge como log n.

Tal vez las sumas que divergen "logarítmicamente rápida" son en general de la problemática, y la serie armónica es sólo el ejemplo canónico de este tipo de series.

6voto

uberz91 Puntos 61

Dejemos que $w$ sea un estado en el cociente C $^*$ -Álgebra $\ell_\infty / c_0$ (las secuencias acotadas son cociente de las secuencias convergentes a cero). Entonces el funcional $$ \mathrm{Tr}_w(A) = w ( \{ \frac{1}{\log (1+n)} \sum_{j=1}^n \lambda(n,A) \}_{n=1}^\infty ) $$ es una traza sobre el ideal de operadores compactos (sobre un espacio de Hilbert separable) tal que $\mu(n,A) = O(n^{-1})$ , $n \geq 1$ . Aquí $\lambda$ denota la secuencia de valores propios del operador compacto $A$ ordenados de manera que la secuencia de valores absolutos $| \lambda |$ es una secuencia decreciente, y $\mu$ denota la secuencia de valores singulares (valores propios del valor absoluto de $A$ ). Si $A_{\mathrm{harmonic}} = \mathrm{diag}(n^{-1})$ (cualquier operador diagonal con la serie armónica como diagonal) entonces $\mathrm{Tr}_w(A_{\mathrm{harmonic}})=1$ . Se trata de una regularización de la serie armónica.

Las trazas sobre los operadores compactos, pensando en los operadores compactos como generalizaciones no conmutativas de las secuencias convergentes a cero, forman procedimientos de suma sobre estos "no conmutativos". $c_0$ secuencias". El rastro $\mathrm{Tr}_w$ se denomina rastro de Dixmier, en honor al matemático francés Jacques Dixmier que lo describió en 1968. Ha sido popularizada por Alain Connes en su versión de Geometría no conmutativa (Academic Press, 1994). Las trazas de Dixmier no son las únicas trazas sobre el ideal de operadores compactos tales que $\mu(n,A) = O(n^{-1})$ y existen otros rastros $\varphi$ tal que $\varphi(A_{\mathrm{harmonic}}) = 1$ . Las trazas de Dixmier generalizan la regularización de residuos de la función zeta y la regularización del núcleo de calor de alta temperatura (o de corto tiempo). Así, la regularización de residuos de la función zeta no es la única posible.

Existen muchas trazas definidas sobre ciertos ideales además de la traza canónica sobre los operadores de clase de traza (los operadores de clase de traza son la versión no conmutativa de las secuencias sumables $\ell_1$ ). Se conocen resultados profundos sobre qué ideales admiten trazas no triviales, lo que se traduce en el significado de qué tasas de divergencia (de secuencias convergentes a cero) admiten un procedimiento de suma no trivial. Véase el libro "Singular Traces", De Gruyter 2012 (admisión de intereses creados: soy uno de los autores). La serie armónica, afortunadamente, admite una rica gama no trivial de procedimientos de suma. Contrasta con $\ell_p$ secuencias para $p > 1$ cuyos ideales asociados no tienen trazas no triviales, y las secuencias $O(n^{-p})$ , $p > 1$ cuyos ideales asociados tampoco tienen trazas no triviales.

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ricree Puntos 5055

En común el método de regularización que no se ha mencionado en el Seminario de post es tomar el término constante de un meromorphic continuación. Mientras que la de Riemann zeta función tiene una simple polo en 1, el término constante de la Laurent expansión de la serie es el de Euler-Mascheroni constante gamma = 0.5772156649...

Es razonable afirmar que la mayoría de divergente la serie no tiene interesantes o natural regularizaciones, pero también se puede razonablemente afirmar que la mayoría de divergente la serie no sean interesantes. Cualquier función con un crecimiento extremadamente rápido (por ejemplo, el Busy Beaver función) es improbable que tenga una suma que es regularizable de una manera natural.

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