裂項和

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裂项求和(Telescoping sum)是一個非正式的用語,指一種用來計算級數的技巧:每項可以分拆,令上一項和下一項的某部分互相抵消,剩下頭尾的項需要計算,從而求得級數和。

\sum_{i=1}^n(a_i-a_{i+1}) = (a_1-a_2)+(a_2-a_3)+\ldots+(a_n-a_{n+1})=a_1-a_{n+1}.

裂項積(Telescoping product)也是差不多的概念:

\prod_{i=1}^n \frac{a_i}{a_{i+1}} = \frac{a_1}{a_{n+1}}

誤用[编辑]

0 = \sum_{n=1}^\infty 0 = \sum_{n=1}^\infty (1-1) = 1 + \sum_{n=1}^\infty (-1 + 1) = 1\,

這是錯誤的。將每項重組的方法只適用於獨立的項趨近0。

防止這種錯誤,可以先求首N項的值,然後取N趨近無限的值。


\sum_{n=1}^N \frac{1}{n(n+1)} = \sum_{n=1}^N \frac{1}{n} - \frac{1}{(n+1)}\,
= \left(1 - \frac{1}{2}\right)
+  \left(\frac{1}{2} - \frac{1}{3}\right) + \cdots
+ \left(\frac{1}{N} - \frac{1}{N+1}\right)\,
=  1 + \left(- \frac{1}{2} + \frac{1}{2}\right)
+ \left( - \frac{1}{3} + \frac{1}{3}\right) + \cdots
+ \left(-\frac{1}{N} + \frac{1}{N}\right) - \frac{1}{N+1} \,
= 1 - \frac{1}{N+1}\to 1\ \mathrm{as}\ N\to\infty.\,

例子:三角函數[编辑]

\sum_{n=1}^N \sin\left(n\right) = \sum_{n=1}^N \frac{1}{2} \csc\left(\frac{1}{2}\right) \left(2\sin\left(\frac{1}{2}\right)\sin\left(n\right)\right)
=\frac{1}{2} \csc\left(\frac{1}{2}\right) \sum_{n=1}^N \left(\cos\left(\frac{2n-1}{2}\right)-\cos\left(\frac{2n+1}{2}\right)\right)
=\frac{1}{2} \csc\left(\frac{1}{2}\right) \left(\cos\left(\frac{1}{2}\right)-\cos\left(\frac{2N+1}{2}\right)\right).

外部連結[编辑]