第一卷 正文

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  面无表情的米尔迦盯着我。

  糟了,我完全没在听她说话,这真是太糟糕了。

  上课的铃声响了。

  米尔迦无言地起身,看都不看我一眼就走回自己的座位。

  看来她的心情非常糟。

  8.5无限大的过分评价

  由于今天是图书室整理内部的日子,所以不能使用图书室,我和蒂蒂就在别馆的大厅『学仓』角落找了个位置进行计算。

  「不好意思。」

  蒂蒂慎重地行礼后在我的身旁坐下,她稍微迟到了一下子,从她的身上飘来特有的香味,而耳边传来的是练习中的长笛二重奏。

  我静静地开始写下昨天问题解答的算式。

  ※※问题8-1

  令实数集合为R,正整数集合为N,则下列式子是否成立。

  M∈Rヨn∈NM<Σ<k=1到n,1/k>

  蒂蒂在旁边看着。

  H<8>=Σ<k=1到8,1/k>

  =(1/1)+(1/2)+(1/3)+(1/4)+(1/5)+(1/6)+(1/7)+(1/8)

  =(1/1)+((1/2))+((1/3)+(1/4))+((1/5)+(1/6)+(1/7)+(1/8))——分为1个,2个,4个一组

  ≥(1/1)+((1/2))+((1/4)+(1/4))+((1/8)+(1/8)+(1/8)+(1/8))

  =(1/1)+((1/2)×1)+((1/4)×2)+((1/8)×4)

  =(1/1)+(1/2)+(1/2)+(1/2)

  =1+3/2

  「在这里稍微休息,虽然中间变成了不等式,你应该能理解吧?为了方便广义化,这里就不计算到最后,而只到1+3/2为止。虽然现在只看H<8>,不过H<1>,H<2>,H<4>,H<8>,H<16>,……都是用一样的方法,最后会变成这样。」

  H<1>≥1+0/2

  H<2>≥1+1/2

  H<4>≥1+2/2

  H<8>≥1+3/2

  H<16>≥1+4/2

  「要将这式子广义化不难,令m为0以上的正数,则下式成立。」

  H<2<m次方>>≥1+m/2

  「不过这是不等式吧,不是等式的话,不就不能求H<2<m次方>>的值吗?」

  「现在的目的并不是要求H<2<m次方>>的正确值,而是要看出H<2<m次方>>到底能大到什么程度。你想想看,依照上面的式子,m值很大的话会发生什么事情?」

  「……啊,我知道我知道!会一直变大!m变大的话,1+m/2就会一直变大下去。所以……嗯!用不等号来想的话,只要m变大,H<2<m次方>>要大到什么程度都没问题!」

  「先冷静下来从头开始好好地看,定义M的时候,是为了让某一个n使得M<Σ<k=1到n,1/k>成立。」

  「好的,我懂了,无论对多大的M,只要m够大的话就能像……

  M<1+m/2

  一样找到m,这里只要将m设为2M以上的整数,找到m之后,就令n=2<m次方>,也就是用m做出n,而这个n就是我们要求的n吧?」

  M<1+m/2≤H<2<m次方>>=H<n>=Σ<k=1到n,1/k>

  「没错,所以昨天的问题8-1的解答就是……」

  ※※解答8-1

  令实数集合为R,正整数集合为N,则下式成立。

  <ForAll>M∈Rヨn∈NM<Σ<k=1到n,1/k>

  「原来是这样,不等式真方便,虽然不能求出正确的值,却可以从小的地方向上推……」蒂蒂一边说一边做出排球托球的姿势。

  「这样就找到一样宝物了,Σ<k=1到n,1/k>会一直变大下去。」

  「学长,真不可思议,用1+m/2这个会变大的数,就可以将H<2<m次方>>推上去,而为了要推挤则用上了不等式,到这里还好……明明越变越小的数1/k,相加成Σ<k=1到n,1/k>竟然可以一直变大下去,真的很不可思议。」蒂蒂不断地点头。

  「嗯,那就试试看将『一直变大下去』这种说法用算式表现,在这里为了简化,就限定数列里全部的项比0大。」我边说边在笔记本上书写。

  「对部分和Σ<k=1到n,a<k>&g

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