General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and...

download General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Singular Points v2

of 20

Transcript of General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and...

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    1/20

     

         

         

         

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    2/20

     

     

     

     

     

     

     

     

         

     

     

     

     

     

     

       

         

        x  = 1    

    1x+1

     = 1−x+x2−x3+x4− ...    12  = 1−1+1−1+1−...      

      n  1−1 + 1−1 + 1− ...    

    12

     

      1 + 2 + 3 + 4 + 5 + ... =  −112

       

           

     

    +∞i=1 ai    

           

      sn   = n

    i=1 ai    

     

     

     

     

     

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    3/20

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

         

      x  = −1    11−x   =1 + x + x2 + x3 + x4 + ...  

    1 − 1 + 1 − 1 + ... + (−1)n

    −1

    + ... =

     1

    2 .  

     

      x = 2  

    1 + 2 + 4 + 8 +  ... + 2n−1 + ... = −1.     x = 1    1+1+1+1+1+... =   10     x = −2  

    1 − 2 + 4 − 8 + ... + (−2)n−1 + ... =  13

    .  

      x =  a    |a| > 1  

    1 + a + a2 + a3 + ... + an−1 + ... =  1

    1 − a.   

     

     

       

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    4/20

      x = 1    11+x  = 1 − 2x + 3x2 − 4x3 + 5x4 − ...     

    1 − 2 + 3 − 4 + ... + (−n)n

    −1

    + ... =

     1

    4 .  

      x = −1    1+2+3+4+5+... =   102     −1    +∞    

    ζ (s) = 1−s + 2−s + 3−s + 4−s + 5−s + ...   (∗)  

    Re(s)  >  1    2−s    

    (1

    −21−s)

    ·(1−s + 2−s + 3−s + 4−s + 5−s + ...) = 1−s

    −2−s + 3−s

    −4−s + 5−s + ...   (

    ∗∗)

      s = −1    −3 · ( 1 + 2 + 3 +4 + 5 + ...) = 1 − 2 + 3 − 4 + ...    −3 · (1 + 2 + 3 + 4 + 5 +  ...) =   1

    4  

     

    1 + 2 + 3 + 4 + ... + n + ... = −1

    12 .  

      s = 0  

    1 + 1 + 1 + 1 +  ... + n0 + ... = −1

    2  .  

     

    2 + 3 + 4 + 5 +  ... + (n + 1) + ... = −7

    12 .  

     

    0 + 1 + 2 + 3 +  ... + (n − 1) + ... =   512

    .  

      1−s ln1 + 2−s ln2 + 3−s ln3 + 4−s ln 4 +5−s l n 5 + ... = −ζ (s)     1−s ln 1 − 2−s l n 2 + 3−s ln 3 − 4−s l n 4 + 5−s ln 5 − ... = (21−s −1)ζ (s) − 21−s ln 2 · ζ (s)    s   = 0  

       

    ln 1 + ln 2 + ln 3 + ln 4 + ... + ln(n) + ... = 1

    2 ln(2π),  

    ln 1 − ln2 + ln 3 − ln4 + ... + (−1)n−1 ln(n) + ... = −12

     ln(1

    2π).  

      s   = 1 + x  +  x2 + x3 + x4 + ...   = 1 + x · s  

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    5/20

    s   =   11−x    1 + x  +  x2 + x3 + x4 + ...   =   11−x  

      x = 1    x =  eiθ   0 < θ

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    6/20

     

     

      s = 1  

    1−s + 2−s + 3−s + 4−s + ... + n−s + ... =  ζ (s)(Re(s) <  1).  

       

     

      limn→+∞ s1+s2+...+snn     s1   = 1, s2  = 1 + (−1) = 0, s3  = 1 + (−1) + 1 = 1, s4   =1 + (−1)+1+(−1) = 0,...    

    s11   =

      11   = 1,

      s1+s22   =

      1+02   =

      12 ,

      s1+s2+s33   =

      1+0+13   =

      23 ,

      s1+s2+s3+s44   =

      1+0+1+04   =

    12

    ,   s1+s2+s3+s4+s55

      =   1+0+1+0+15

      =   35

    ,...    12

     

     

     

    1 + (−1) + 0 + 1 + (−1) + 0 + ... =  23

    ,  

    1 + (−1) + 0 + 1 + (−1) + 0 + ... =  13

    .  

      x = 1    

    1+x1+x+x2

         

       

      +∞n=0(−1)n

    = +∞n=0(−1)

    n

    · 1 =+∞n=0(−1)n·

      +∞0   e

    −ttndt

    n!  =

    +∞n=0

     +∞0   e

    −t (−t)nn!

      dt = +∞0   e

    −t+∞n=0

    (−t)nn!

      dt = +∞0   e

    −2tdt =12  

       

    1 − 1! + 2! − 3! + 4! − ... + (−1)n−1(n − 1)! + ... = 0, 596347...,  

    1 + 1! + 2! + 3! + 4! + ... + (n − 1)! + ... = 0, 697175...,    

      x

    k=1 f (x) =

    c + +∞0   f (t)dt +  12f (x) ++∞k=1 B2k(2k)!f (2k−1)(x)  

      c   = − 12f (0) −+∞

    k=1B2k(2k)!

    f (2k−1)(0)    f (t)   1, t , t + 1     t−1    c    B2  =   16     x = −1    − ln(1+x)     1 +   12  +

      13 +

      14  +

      15  +  ... = − ln 0  

     

    1 + 1

    2 +

     1

    3 +

     1

    4 +

     1

    5 +  ... +

     1

    n +  ... =  γ  = 0.57721566...  

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    7/20

         

         

         

      s =+∞

    k=1 ak     sn =

    nk=1 ak  

    +∞

    k=1

    ak  = limn→+∞

    n

    k=1

    ak.

      sn    

     

    s1+s2+...+snn

     

    limn→+∞

    sn = limn→+∞

    s1 + s2 + ... + snn

      .

      sn     sn      ±∞    

     

    sn  

      sn  =s(n)     {1, 2, 3, ...n, }    {ω(1), ω(2), ω(3), ...ω(n)}    

      ω    (7) 

    1 + 1 + 1 + 1 +  ...n0 + ... = −12

    .

      sn =  s(n) = n  

      limDn→+∞ sω(n)  = limDn→+∞ ω(n) = lim

    Dn→+∞

    ω(1)+ω(2)+ω(3)+...+ω(n)n

      =s =

     −12

     

    ω(k) = −   kn + 1

      limDn→+∞1n

    nk=1 ω(k) =

     −12

     

      limDn→+∞1n

    nk=1 s(k) = lim

    Dn→+∞

    nk=1 s(−   kn+1)· 1n  =

     0−1 s(k)dk ∈

    R  

    D

    limn→+∞

    sn =

       0−1

    s(n)dn.

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    8/20

      n    −∞    limDn→−∞ sn   =limDn→+∞ s−n =  

    0

    −1 s(−n)dn  D

    limn→−∞

    sn =

       10

    s(n)dn.

     

     

     

     

      s(n)    [1, +∞)    ∞     [−1, 0)    0     s  

    [−1, 0)    limn→−∞ sn  s(n)    [0, 1)     I (x) = −1/x    I   : [1, +∞) → [−1, 0)     I   : [−∞, −1) → [0, 1)  

        (6)

    1 + 2 + 3 + 4 +  ... + n + ... =  s.

      sn =  n(n+1)

    2  

     

    s = Dlimn→+∞

    sn =   0−1

    s(n)dn =   0−1

    n(n + 1)2

      dn = −1/12.

     

     

     

         

         

      f     ∞    ∞    E R   = {z  ∈   C ||z |   > R}  ∞    BR   =   BR(∞) =   E R

    {∞}    r >   0     a     B(a; r) = {z |0  

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    9/20

      ∞    f  ◦ J     0  I (z ) = −J (z ) = − 1

    z    f   

     

    ∞  

      f  ◦  I     E R    f     B(a; 1)     P ∞(0, 0, 1)     P 0(0, 0, −1)     E R     B(a; 1)    

     

    ∞    

      ∞    

      lα =

     {r

    ·eiα

    |r

     ∈ R

    }, α

     ∈ [0, 2π),

      ∞    

      ∞    

     ∞    C      f (z )     z 0    ω ∈   C 

    {∞}  z n →   z 0    f (z n) →   ω    n →   +∞     ∞    

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    10/20

       

    +∞k=−∞ ck(z ) ·   1zk  

    +∞k=−∞ ck(z ) · (z  − a)k  

      a ∈ C   

       

     

     

       

     

     

     

     

     

     

     

     

     

        f (z )    ∞     f (z )    ∞    lα  = {r · eiα|r ∈  R}    limDz→∞(α) f (z )     f (z )    ∞     lα  

    D

    limz→∞(α)+

    f (z ) =D

    limz→+eiα∞

    f (z ) =D

    limr→+∞

    f (r · eiα),

    D

    limz→∞(α)−

    f (z ) =D

    limz→−eiα∞

    f (z ) =D

    limr→−∞

    f (r · eiα),D

    limz→∞(α)

    f (z ) =D

    limr→∞(0)

    f (r · eiα),D

    limz→∞(α)

    f (z ) = 1

    2(

    D

    limz→∞(α)+

    f (z ) +D

    limz→∞(α)−

    f (z )).

      f (z )    ∞    

      limDz→∞

    (α) f (z )     α

     ∈ [0, 2π)    limDz

    →∞f (z )  

      α = 0    l0 =  R  

    D

    limx→∞(0)+

    f (x) =D

    limx→+∞

    f (x),

    D

    limx→∞(0)−

    f (x) =D

    limx→−∞

    f (x).

     

     

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    11/20

        f (z )    a ∈ C      f (z )    a    lα,a = {a+r ·eiα|r ∈ R}    limD

    z→a(α)f (z )  

      f (z )    a     lα,a  

    D

    limz→a(α)+

    f (z ) =D

    limz→a+eiα0

    f (z ) =D

    limr→0+

    f (a + r · eiα),

    D

    limz→a(α)−

    f (z ) =D

    limz→a−eiα0

    f (z ) =D

    limr→0−

    f (a + r · eiα),D

    limz→a(α)

    f (z ) =D

    limr→0(0)

    f (a + r · eiα),

    Dlimz→a(α)

    f (z ) = 12

    ( Dlimz→a(α)+

    f (z ) + Dlimz→a(α)−

    f (z )).

      f (z )    a    

      limDz→a(α) f (z )    α ∈ [0, 2π)    limDz→a f (z )    α = 0    l0 =  R  

    D

    limx→a(0)+

    f (x) =D

    limx→a+

    f (x),

    D

    limx→a(0)

    −f (x) =

    D

    limx→a

    −f (x).

        f (z )  a ∈  C {∞}    

    D

    limz→a

    f (z ) =D

    limz→a(α)±

    f (z ) = limz→a

    f (z ), α ∈ [0, 2π).

      f (z ) =   z n (n ∈   N )    z  → ∞(0)   

    D

    limz→+∞

    z n =    0

    −1z ndz,

    D

    limz→−∞

    z n =

       10

    z ndz.

      f (z ) =   z −n (n ∈   N )    z  →   0(0)   

    D

    limz→0+

    z −n =  −1−∞

    z −n−2dz,

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    12/20

    D

    limz→0−

    z −n =   +∞1

    z −n−2dz.

     

    f (z )  

      a ∈ C {∞}    

     

     

      a     c0(z ) = f (z )     a   

     d(c0(z )) = c0(z )     f (z )     g(z )     a ∈ C {∞}    c ∈ C   

    Dlim

    z→a(α)±(f (z ) + g(z )) =

    Dlim

    z→a(α)±f (z ) +

    Dlim

    z→a(α)±g(z ),

    D

    limz→a(α)±

    (c · f (z )) = c ·D

    limz→a(α)±

    f (z ).

        ex   sin(x)    cos(x)     ∞ limx→+∞ ex = +∞    limx→+∞ sin(x)     limx→+∞ cos(x)     +∞  

    e

    x

    + 0 

      sin(x) + 0 

      cos(x) + 0  

      lim

    D

    x→+∞ ex

    = lim

    D

    x→+∞ sin(x) =limDx→+∞ cos(x) = 0    

    ∞k=0 anx

    n   0  

    limDx→+∞ ax = 0(a = 0)  

        ln(x)    ∞    limx→+∞ ln(x) =+∞    +∞    ln(x) + 0    limDx→+∞ ln(x) = 0    lim

    Dx→+∞

    n√ 

    xm

    =0,   (m, n) = 1  

       limz→

    +∞

    H z  = +∞

       f (z ) = H z 

     

      ∞    c0(z ) = H z     ∞    

      d(H z)dz  =  H z   

      16

    (π2 − 6H (2)z   )dz  =  H z,  

    H n =n

    k=11k

      = ψ(0)(n + 1) + γ  

    H (s)n   =

    nk=1

    1ks

      = ζ (s) − ζ (s, n + 1)  ζ (s, z) ≡+∞k=0 1(k+z)s

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    13/20

    ψ(0)(z  + 1) + C  = H z, 

    C  = H z − ψ(0)(z  + 1),C  = γ.

       

    limDz→+∞ H z  = γ.

        f (z )    a ∈ C {∞(0)}    f (z ) =F 1(z )+F 2(z )    a    F 1(z )    F 2(z )   c0    

    D

    limz→a(α)±

    f (z ) =D

    limz→a(α)±

    F 1(z ) + c0.

       

    a ∈ C  limDz→a(α)± f (z ) = limDz→a(α)±(F 1(z )+F 2(z )) = limDz→a(α)±(−1

    k=−n ck·(z −a)k+∞

    k=0 ck·(z −a)k) = limDz→a(α)±

    −1k=−n ck·(z −a)k+limz→a

    ∞k=0 ck·(z −a)k = limDz→a(α)± F 1(z )+

    c0  = limDz→a(α)±

    nk=1 c−k · (z −a)−k + c0  = limDr→0(0)±

    nk=1 c−k ·(a + r−ke−iαk−a)−k +

    c0   = n

    k=1 c−k · e−iαk limDr→0(0)± r−k + c0   = n

    k=1 c−k · e−iαk(∓ ∓∞∓1   r

    −k−2dr) +  c0   =nk=1 c−k · e−iαk (±1)

    k

    k+1  + c0 =

    −1k=−n ck · eiαk   (±1)

    k

    2(−k+1)  +  c0.   a  = ∞  limDz→±∞ f (z ) =

    nk=1 ck · eiαk   (±1)

    k

    2(k+1) +  c0    

      a ∈ C   lim

    Dz→a(α) f (z ) =

      12(lim

    Dz→∞(α)+ f (z )+lim

    Dz→∞(α)− f (z )) =

      12(−1k=−n ck ·eiαk (+1)

    k

    −k+1 + c0 +−1k=−n ck · eiαk (−1)

    k

    −k+1 +  c0) =−1

    k=−n ck · eiαk 1+(−1)k

    2(−k+1)  +  c0.   a = ∞  limDz→∞(α) f (z ) =

    nk=1 ck · eiαk 1+(−1)

    k

    2(k+1)  + c0  

     

        f (z )    z  =  a ∈ C {∞}   c0    f (z )     a  

    D

    limz→a(α)

    f (z ) = c0.

        ζ (z )    z   = 1    z  = 1 1

    z−1 + γ  − γ 1(z  − 1) +   12γ 2(z  − 1)2 −   16γ 3(z  − 1)3 +   124γ 4(z  − 1)4 + O((z  − 1)5).   

    limDz→1(0) ζ (z ) = limDz→1(0)(F 1(z ) + c0) = lim

    Dz→1(0)(

      1z−1 +  γ ) = 0 + γ  = γ.

     

      ψ(0)(z) =  Γ(z)Γ(z)    Γ(x) =

     +∞0  tx−1e−tdt

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    14/20

        f (x)    a ∈  C {∞}    f (x) =F 1(x) +  F 2(x)    a    c0    

    D

    limz→a

    f (z ) = c0.

       

      α ∈ [0, 2π)     a ∈ C  limDz

    →a f (z ) =

      12π

     ·  2π

    0   limDz→a(α) f (z )dα   =

      12π

     ·  2π

    0 −1k=−n ck121+(−1)k

    −k+1

      eiαkdα +  c0   =12π

     ·−1k=−n ck 12 1+(−1)k−k+1  2π0   eiαkdα + c0  = 0 + c0 =  c0.   a = ∞   

        ζ (z )    z  = 1     z  = 1 1

    z−1 + γ  − γ 1(z  − 1) +   12γ 2(z  − 1)2 −   16γ 3(z  − 1)3 +   124γ 4(z  − 1)4 + O((z  − 1)5).  

    limDz→1 ζ (z ) = c0 =  γ.

         

         

         

       

    1 − 1 + 1 − 1 + ... + (−1)n−1 + ... =  12

    .

      sn =   12 · ((−1)n+1 + 1) =   12 · (−1)n+1 +   12     s =   12 . 

       

    1 + 2 + 4 + 8 +  ... + 2n−1 + ... = −1.

      sn = 2n − 1    s = −1. 

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    15/20

       

    1 − 2 + 4 − 8 + ... + (−2)n

    −1

    + ... =

     1

    3 .

      sn = −13 · ((−2)n − 1) = −13 · (−2)n +   13     s =   13 . 

       

    1 + a + a2 + a3 + ... + an−1 + ... =  1

    1 − a.

      sn =  1a−1 · (an − 1) =   1a−1 · an −   1a−1     s =   11−a . 

       

    1 − 2 + 3 − 4 + ... + (−n)n−1 + ... =  14

    .

      sn = −14 · ((−1)n(2n + 1) − 1) = −14 · (−1)n(2n + 1) +   14     s =   14 . 

       

    1 + 2 + 3 + 4 + ... + n + ... = −1

    12 .

      sn =  n(n+1)

    2    s = limDn→+∞

    n(n+1)2   =

     0−1

    n(n+1)2   dn = −  112 . 

       

    1 + 1 + 1 + 1 +  ... + n0 + ... = −1

    2  .

      sn =  n     s = limDn→

    +∞

    n =  0−1 ndn = −12

    .

         

    2 + 3 + 4 + 5 +  ... + (n + 1) + ... = −7

    12 .

      sn =  n(n+3)

    2   s = limDn→+∞

    n(n+3)2

      = 0−1

    n(n+3)2

      dn = −  712

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    16/20

       

    0 + 1 + 2 + 3 +  ... + (n − 1) + ... =  5

    12 .

      sn =  n(n−1)

    2   s = limDn→+∞

    n(n−1)2   =

     0−1

    n(n−1)2   dn =

      512 . 

       

    ln 1 + ln 2 + ln 3 + ln 4 + ... + ln(n) + ... = 1

    2 ln(2π).

      sn = ln((1)n)    (1)n =  Γ(1+n)

    Γ(1)

     

     

      s(n) = sn  n = ∞ ln(2−

    arg(z+1)+π2π

      cscarg(z+1)+π

    2π  (π(z +1))+arg(z+1)+π2π   (iπz + iπ2 +O((1z )7))+arg(z)+π2π   (2iπz +

    iπ + O((1z

    )7)) + ((− ln(1z

    ) − 1)z  +   12

    (ln(2π) − ln(1z

    )) +   112z

     −   1360z3

     +   11260z5

     + O((1z

    )6))) s =   12 ln(2π). 

       

    ln 1 − ln2 + ln 3 − ln4 + ... + (−1)n−1 ln(n) + ... = −12

     ln(1

    2π).

      sn = −12(−1)n ln(2)+(−1)n ln(Γ(n+12   )) − (−1)n ln(Γ(n+22   )) −  12 ln(2π) +ln(2) s = −12 ln(2π) + ln(2) = − 12 ln( 12π). 

       

    cos θ + cos 2θ + cos 3θ + cos 4θ + ... + cos(nθ) + ... = −12

    .

      sn =   12 cot( θ2) sin(nθ) +   12 cos(nθ) −   12     s = −12 . 

       

    sin θ + sin 2θ + sin 3θ + sin 4θ + ... + sin(nθ) + ... = 1

    2 cot

     θ

    2.

     

      (x)n =  Γ(x+n)

    Γ(x)   = x(x + 1) · · · (x + n − 1)

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    17/20

      sn = −12 cot(θ2)cos(nθ) +   12 sin(nθ) +   12 cot( θ2)    s =   12 cot   θ2 . 

       

    cos θ − cos2θ + cos 3θ − cos4θ + ... + (−1)n−1 cos(nθ) + ... =  12

    .

      sn =  12(cos((θ + π)(n + 1)) + tan

      θ2 · sin((θ + π)(n + 1)) + 1), s =   12 . 

       

    sin θ − sin2θ + sin 3θ − sin4θ + ... + (−1)n−1 sin(nθ) + ... =  12

     tan θ

    2.

      sn =  12(− tan   θ2 cos((θ + π)n) − sin((θ + π)n) + tan   θ2)    s =   12 tan   θ2 . 

       

    12k − 22k + 32k − 42k + ... + (−1)n−1n2k + ... = 0(k = 1, 2, 3,...).

      sn   = 22k(−1)n+1ζ (−2k,  n+12   ) + 22k(−1)nζ (−2k,  n+22   ) − 22k+1ζ (−2k) +

    ζ (−2k)     s = (1 − 22k+2)ζ (−2k) = 0. 

       

    12k+1−22k+1+32k+1−42k+1+ ... +(−1)n−1n2k+1+ ... =  22k+2 − 12k + 2

      B2k+2(k = 0, 1, 2,...).

      sn   = 22k+1(−1)n+1ζ (−2k −  1,  n+1

    2  ) + 22k+1(−1)nζ (−2k −  1,  n+2

    2  ) −

    22k+2ζ (−2k − 1) + ζ (−2k − 1)     s = (1 − 22k+2)ζ (−2k − 1) =   22k+2−12k+2   B2k+2. 

       

       

    1k + 2k + 3k + 4k + ... + nk + ... = − Bk+1k + 1

    (k = 1, 2, 3,...).

      sn =  1k+1

    km=0

    k+1m

    Bmn

    k+1−m   B1 =

      12 .

    s = limDn→+∞(  1k+1

    km=0

    k+1m

    Bmn

    k+1−m) =   1k+1

    km=0

    k+1m

    Bm lim

    Dn→+∞ n

    k+1−m =1

    k+1

    km=0

    k+1m

    Bm

     0−1 n

    k+1−mdn = −   1k+1

    km=0

    k+1m

    Bm

    (−1)k+2−mk+2−m   = −   1k+1 · Bk+1. 

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    18/20

       

     

      B1

     =   12

       B1

     = −

    1

    2  

    Bk+1 = 1 −k

    m=0

    k + 1

    m

      Bm

    k + 2 − m,

    Bk+1 = −k

    m=0

    k + 1

    m

      Bm

    k + 2 − m.

       

    1−s + 2−s + 3−s + 4−s + ... + n−s + ... =  ζ (s)(Re(s) <  1).

      sn =  H (s)n   = ζ (s) − ζ (s, n + 1)     S  = ζ (s)   

       

    1 + (−1) + 0 + 1 + (−1) + 0 + ... =  23

    .

      sn = 23  +   n3 − n3     s =   23 . 

       

    1 + (−1) + 0 + 1 + (−1) + 0 + ... =  13

    .

      sn = −−23 +   n3 + −13  +   n3     s =   13 . 

       

    x ∈ R\Z     x = −12  +  x +∞

    k=1sin(2kπx)

    k

    π 

       

    1 − 1! + 2! − 3! + 4! − ... + (−1)n−1(n − 1)! + ... = 0, 596347...

     sn = −e((−1)nE n+1(1)Γ(n+1)+Ei(−1))     s = −eEi(−1) = 0, 596347...

      E n(x) = +∞1

    e−xtdttn

       Ei(x) = − +∞−x

    e−tdtt

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    19/20

       

    1 + 1! + 2! + 3! + 4! + ... + (n−

    1)! + ... = 0, 697175...

      sn = (−1)nn!!(−n − 1)+!(−2) + 1     s =!(−2) + 1 = 0, 697175... 

       

    1 + 1

    2 +

     1

    3 +

     1

    4 +

     1

    5 +  ... +

     1

    n +  ... =  γ  = 0.57721566...

      sn = ln(n) + γ  + εn     εn ∼   12n     s =  γ.

      sn  =  H n =  ψ(0)(n + 1) + γ     s =  γ. 

     

     

       +∞0

    sin xdxD = 1,  

       +∞0

    ln x sin xdxD = −γ,  

       +∞0

    √ x tanh(

    √ x)dxD = −3

    4ζ (3).  

     

     

     

     

     

       

       +∞0

    sin xdxD = 1.

     

      !n =   Γ(n+1,−1)e

       Γ(a, x) = +∞x

      ta−1e−tdt

     

  • 8/9/2019 General Method for Summing Divergent Series. Determination of Limits of Divergent Sequences and Functions in Si…

    20/20

     

     +∞0   sin xdx

    D = − cos x|+∞0   = −(limDx→+∞(cos x + 0) − cos 0) = −(0 −1) = 1.   

          +∞0

    ln x sin xdxD = −γ.

     

     +∞0

      ln x sin xdxD = (Ci(x)−ln x cos x)|+∞0   = limDx→+∞(Ci(x)−ln x cos x)−limDx→0(Ci(x) − ln x cos x) = 0 − γ  = −γ.     Ci(x)− ln x cos x     ∞ cos x(ln  1

    x+O((1

    x)7))+cos x(−( 1

    x)2+   6

    x4− 120

    x6 +O(( 1

    x)7))+sin x( 1

    x−   2

    x3 + 24

    x5 +O(( 1

    x)7))+

    O(( 1x

    )9)−

    iπ1

    2 −  arg(x)

    π   + 0.

      Ci(x)− ln x cos x     0 γ  +   14x

    2(2ln x − 1) +   196x4(1 − 4 ln x) +   x6(6lnx−1)

    4320   + O(x7). 

          +∞0

    √ x tanh(

    √ x)dxD = −3

    4ζ (3).

     

     +∞0

    √ xh(

    √ x)dxD = (−2√ xLi2(−e−2

    √ x)−Li3(−e−2

    √ x)+2x

    32

    3  +2x ln(e−2

    √ x+

    1))|+

    ∞0   = limD

    x→+∞(−2√ xLi2(−e−2√ x

    ) − Li3(−e−2√ x

    ) + 2x

    32

    3   + 2x ln(e−2√ x

    +1) +0) −3ζ (3)4

      = 0 −   3ζ (3)4

      = −3ζ (3)4

      .   

         

         

         

     

       

       

     

     

      Ci(x) = − +∞x

    cos tdtt

     

      Lin(z) ≡+∞

    k=1zk

    kn