倒数和发散
加性组合数学中,倒数和发散的正整数集
下文简称“大集”。与之相反,倒数和收敛的集合,元素倒数和有限,下文简称“小集”。
如此区分集合的大小,见于蒙兹-萨斯定理和埃尔德什等差数列猜想。
例
如无另外声明,集合皆由正整数构成。
- 有限集必为小集。
- 全体正整数集 是大集。换言之,全体正整数的倒数和(称为调和级数)发散。推而广之,任何等差数列(即形如 的集合,其中 皆为正整数)皆是大集。
- 全体平方数的集合是小集(其倒数和为 )。立方数、四次方数等亦然。更一般地,任何二次以上的正整数系数多项式取值的集合必为小集。
- 的幂组成的集合 是小集。对任何等比数列(即形如 的集合,其中 皆为正整数,且 )也有同样的结论。
- 质数集已证明为大集(见素数的倒数之和)。相反,孪生质数集已证明为小集(见布朗常数),不过仍未知是否有无穷多对孪生质数。
- 虽然质数集为大,质数真幂(即 ,其中 , 为质数)的集合为小。此性质常用于解析数论。一般地,完全 次方数的集合为小,甚至全体幂数(质因子皆高于一次的数)亦组成小集。
- 任意b进制下,不含某数字的数的集合也是小集。例如十进制中,不含数字7的数集
- 若集合的上密度非零,则必为大。
性质
未解问题
未解决的数学问题:若正整数集不含任意有限长的等差数列,则其倒数和是否必收敛? |
艾狄胥提出一个著名问题,问不含任意长度等差数列的集合,是否必为小集。他为此悬赏3000美元,高于自己其他猜想,还开玩笑称赏金违反最低工资法。[1]后来,悬赏升至5000美元。[2]截至2021年,问题仍然未解。
未解决的数学问题:给定集合的描述,有何方法判断其倒数和是否收敛? |
一般地,给定某集合的定义,很难分辨该集合是大是小。仍有许多集合的倒数和未知是否收敛。
参见
- 倒数和列表
参考文献
- ^ Carl Pomerance. Paul Erdős, Number Theorist Extraordinaire (Part of the article The Mathematics of Paul Erdős) [艾狄胥,出类拔萃的数论家(〈艾狄胥的数学〉之一节)] (PDF). Notices of the AMS. 1998-01 [2021-11-13]. (原始内容存档 (PDF)于2021-11-13) (英语).
- ^ Soifer, Alexander. The Mathematical Coloring Book: Mathematics of Coloring and the Colorful Life of its Creators [数学涂色书:涂色的数学、开创者的缤纷生活]. New York: Springer. 2008: 354. ISBN 978-0-387-74640-1 (英语).
- A. D. Wadhwa. An interesting subseries of the harmonic series [调和级数的有趣子级数]. American Mathematical Monthly. 1975, 82 (9): 931–933. JSTOR 2318503 (英语).