247 votos

Hay una escuela primaria prueba de que $\sum \limits_{k=1}^n \frac1k$ nunca es un número entero?

Si $n>1$ is an integer, then $\sum \limits_{k=1}^n \frac1k$ no es un número entero.

Si conoces Bertrand Postulado, entonces usted sabe que debe haber un primer $p$ between $n/2$ and $n$, so $\frac 1p$ appears in the sum, but $\frac{1}{2p}$ does not. Aside from $\frac 1p$, every other term $\frac 1k$ has $k$ divisible only by primes smaller than $p$. We can combine all those terms to get $\sum_{k=1}^n\frac 1k = \frac 1p + \frac ab$, where $b$ is not divisible by $p$. If this were an integer, then (multiplying by $b$) $\frac bp +a$ would also be an integer, which it isn't since $b$ isn't divisible by $p$.

¿Alguien sabe de una escuela primaria prueba de ello que no se basa en el Postulado de Bertrand? Por un tiempo, yo estaba convencido de que había visto uno, pero ahora estoy empezando a sospechar de cualquier argumento que vi fue mal.

331voto

David HAust Puntos 2696

Sugerencia $\ $ Since there is a unique denominator $\rm\:\color{#C00} {2^K}\:$ having maximal power of ,\,$ upon multiplying all terms through by $\rm\:2^{K-1}$ one deduces the contradiction that $\rm\ 1/2\, =\, c/d \;$ with $\rm\: d \:$ odd, $ $ p. ej.

$$\begin{eqnarray} & &\rm\ \ \ \ \color{verde}{m} &=&\ \ 1 &+& \frac{1}{2} &+& \frac{1}{3} &+&\, \color{#C00}{\frac{1}{4}} &+& \frac{1}{5} &+& \frac{1}{6} &+& \frac{1}{7} \\ &\Rightarrow\ &\rm\ \ \color{verde}{2m} &=&\ \ 2 &+&\ 1 &+& \frac{2}{3} &+&\, \color{#C00}{\frac{1}{2}} &+& \frac{2}{5} &+& \frac{1}{3} &+& \frac{2}{7}^\phantom{M^M}\\ &\Rightarrow\ & -\color{#C00}{\frac{1}{2}}\ \ &=&\ \ 2 &+&\ 1 &+& \frac{2}{3} &-&\rm \color{verde}{2m} &+& \frac{2}{5} &+& \frac{1}{3} &+& \frac{2}{7}^\phantom{M^M} \end{eqnarray}$$

Antes de la suma de todos los impares denominadores, lo que reduce a una fracción con denominador impar $\rm\,d\, |\, 3\cdot 5\cdot 7$.

Nota $\ $ I deliberadamente evitar cualquier uso de la teoría de la valoración porque Anton solicitó una "primaria" de la solución. La anterior prueba puede hacerse fácilmente comprensible para un estudiante de secundaria.

34voto

Neall Puntos 12075

Nunca he oído hablar de el postulado de Bertrand enfoque antes. Anton, el argumento para el n-ésimo armónico suma no ser un número entero cuando n > 1 se remonta a Taeisinger en 1915. De hecho, el n-ésimo armónico de la suma tiende a infinito 2-adically. Naturalmente, esto plantea la cuestión de la p-ádico comportamiento de los armónicos sumas de impares, números primos p, que rápidamente conduce a problemas sin resolver. Escribí una discusión de que en aquí.

28voto

Bryan Roth Puntos 3592

Qué diablos -- yo voy a dejar mi comentario como respuesta.

Vea el Ejemplo en la página. 13 de

http://math.uga.edu/~pete/4400intro.pdf

Esto es discutido, con (como una nota de pie de página) el extraño fenómeno que a menudo es resuelto por una apelación a Bertrand Postulado. La discusión en el texto anterior está destinado a ser "didáctica" en la que algunos detalles se dejan al lector, y lo recomiendo como un buen ejercicio para carne.

18voto

catfood Puntos 2932

Este es un h.w. problema en Ch 1 de "Irlanda y Rosen" - prob 30. Hay una pista en la p. 367. Deje $s$ be the largest integer such that ^s \le n$, y considerar la posibilidad de:

$\sum \limits_{k=1}^n \frac{2^{s - 1}}k$

Mostrar que esta suma puede ser escrita en la forma $a/b$ + /2$ with $b$ impar.

A continuación, aplicar el problema 29, que es:

Supongamos $a, b, c, d$ in $\mathbb{Z}$ and $gcd (a,b) = (c,d) = 1$

Si $(a/b) + (c/d)$ = an integer, then $b = \pm d$. (But $b$ odd, $d$ = $.)

Tal vez esto era parte integrante de las respuestas anteriores. Si es así, perdóname por tratar.

17voto

Samrat Mukhopadhyay Puntos 11677

Los que tengo de una escuela primaria, la solución parece estar bien, pero no estoy seguro si todo es correcto, por favor, señalar el error(s) que estoy haciendo, si cualquier.

Definir $$H_n:=\sum_{i=1}^n \frac{1}{i}$$ Desde $$ where $\gcd(p,q)=1$. Then we get $$k=\frac{p\pm \sqrt{p^2+4q^2}}{2q}$$ Since $k$ is integer $$p^2+4q^2=r^2$$ for some $r\in \mathbb{Z}^+$. Let $\gcd(p,2q,r)=d$ and let $\displaystyle x=\frac{p}{d},\ y=\frac{2q}{d},\ z=\frac{r}{d}$. Then $$x^2+y^2=z^2$$<H_n<n$, if $\exists$ some $n$ for which $H_n$ is integral then $H_n=k$ where $p$ is odd and $q$<k<n$. Then $$H_n=k=1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdots\ +\frac{1}{k}+\cdots\ +\frac{1}{n}\\ \Rightarrow k=\frac{1}{k}+\frac{p}{q}\Rightarrow qk^2-pk-q=0$s=2^m\le n$ be the largest power of $ in $\{1,2,\cdots,\ n\}$. Then, if $k\ne s$ then the numerator of $\displaystyle \frac{p}{q}$ is the sum of $n-1$ terms out of which one will be odd and hence $p$ is odd. On the other hand, $q$ will have the term $s$ Ahora, hago la siguiente declaración:

Reclamo:$k=s$, then since $n>2$(otherwise there is nothing to prove)then, there will be a factor ^{m-1}\ge 2$ in $q$ and one of the sum terms in $p$ that corresponds to ^{m-1}$ will be odd. Hence in this case also, $p$ is odd and $q$ is even. So the claim is proved. $\Box$ es incluso.

Prueba: Vamos a $d\ne 2$ and hence |y$. So we have a Pythgorian equation with |y, \ x,y,z>0$. hence the solutions will be $$x=u^2-v^2,\ y=2uv,\ z=u^2+v^2$$ with $(u,v)=1.$ So, since $k$ is positive, $$k=\frac{d(x+z)}{dy}=\frac{u}{v}$$ But since $(u,v)=1$, $k$ is not an integer (for $n\ge 2$) which is a contradiction. So $H_n$ can not be an integer. $\Box$ como un factor. Por lo q es par.

Ahora, si %#%#%

Por lo tanto, ahora podemos ver que %#%#%

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X