显然,柯西和似乎在这里并不适用了,格兰迪级数的前n项和An是在1、0之间摆动的一个数列,并没有收敛于某个数。如果我们手头只有柯西和这个工具,那么我们也只能对这个看似简单的级数束手无策,悻悻作罢。
这个时候,如果用切萨罗的方法求和又会怎样呢?
我们来分别计算一下{An}与{Cn},看看能得到怎样的结果:
可以看到,虽然柯西和不存在,但是切萨罗平均得到的数列却拥有极限1/2。所以,我们可以说,格兰迪级数具有切萨罗和为1/2。
我们发现,切萨罗求和比柯西和不仅是相容的(即柯西和若存在,则切萨罗和存在且与柯西和相同),而且在柯西和无法解决的发散级数中,切萨罗和也有着用武之地。
不仅仅是切萨罗和,前文提到的阿贝尔和、拉玛努金和等等求和,都可以处理格兰迪级数,并且得到一致的结果为1/2。
就好像无理数将有理数域扩充为实数域,虚数将实数域扩充为复数域。各式各样新的求和方式让我们对级数的本质有了更深刻的认识,对于发散级数那无穷个加号背后蕴含的东西,我们终于可以去进行理论计算,而非望洋兴叹。
现在,我们再来看看S2:
这个呈增幅趋势正负摆动的级数是不是又像视频中所说,等于1/4呢?
如果你拿出纸笔计算一下,你会遗憾的发现,级数S2做切萨罗平均后得到的数列{Cn}并不收敛。我们似乎又碰到了麻烦。难道S2就真的无法求和了吗?
广义切萨罗求和再一次帮助我们解决了这个问题。这次我们是用前n项的部分和的平均的平均来逼近数列的和。
在二阶切萨罗平均数列的逼近下,我们的的确确的求得了一个极限1/4,这个和正是视频中给出的答案。同样,阿贝尔和拉玛努金和也均一致得到这个正确的结论。
最后,就到了最让人不能接受的那个等式——自然数之和等于-1/12。
如果你动手算了,你会沮丧的发现,无论是柯西和、切萨罗和、广义切萨罗和(哪怕推广到无穷阶)还是阿贝尔和,对于全体自然数相加这个级数,居然都无能为力,似乎无论用什么办法去逼近这个和,得到的都是发散的结果。
然而拉玛努金和,却给出了这个正确的结果:-1/12。
-1/12这样一个数字,并不是靠一个简单的数学把戏凭空捏造的,这其中涉及到相当有趣且深奥的数学理论。