logo

調和級数 📂微分積分学

調和級数

定義

次の級数調和級数harmonic seriesという。

n=11n=1+12+13+14+ \sum\limits_{n = 1}^{\infty} \dfrac{1}{n} = 1 + \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{4} + \cdots

説明

発散判定法の代表的な反例である。つまり、調和数列は収束するが、調和級数は発散する。

limn1n=0 but n=11n= \lim\limits_{n \to \infty} \dfrac{1}{n} = 0 \quad \text{ but } \quad \sum\limits_{n = 1}^{\infty} \dfrac{1}{n} = \infty

一方、交代調和級数収束する。

n=1(1)n11n=ln2 \sum\limits_{n = 1}^{\infty} (-1)^{n-1}\dfrac{1}{n} = \ln 2

収束性

調和級数は発散する。

n=11n=1+12+13+14+= \sum\limits_{n = 1}^{\infty} \dfrac{1}{n} = 1 + \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{4} + \cdots = \infty