「解开了,贝塞尔问题已经解开了,困扰着十八世纪数学家的难题——贝塞尔问题已经获得解答了,而且还是用让人愉快的解法。」
米尔迦将式子重新改写。
Σ<k=1到∞,1/k<平方>>=π<平方>/6
「当然也可以这样写。」她接着写上另外一种算式。
ζ=π<平方>/6
「好的,这样就告一段落了。」米尔迦歪着头竖起食指露出笑容,这是她最美的笑容。
「为、为什么!什、什么时候!太、太奇怪了!」
蒂蒂依然陷入混乱之中。
※※解答9-2
Σ<k=1到∞,1/k<平方>>=π<平方>/6
9.6.3向无限的挑战
「解开问题的人是我们的老师——莱昂哈德×尤拉。他是世界上第一个解开贝塞尔问题的人,就在公元一七三五年,尤拉老师二十八岁时,也是他结婚的第二年……」米尔迦详细地描述。
我们是否超越了两世纪半的时间,重新体会尤拉的解法呢?当时的尤拉与我们不过只差十岁……而且还是结婚的第二年?
「我们解开了这个问题吗?」蒂蒂问。
「是的,尤拉老师留下好几个解开贝塞尔问题的方法,而我们再现了其中一种解法。」
「我在证明到一半的时候就已经搞不懂了,不过还是觉得非常惊讶。」蒂蒂接下去说:「我对不知不觉就解开贝塞尔问题非常惊讶,原本我只是认为既然x=nπ是sinx=0的解,说不定可以将sinx因分」,我觉得这是个很大的发现,不过也只能到这里为止,可是米尔迦学姐却找到其它的因式分解法,并且一下子就用比较x<平方>系数的方法把贝塞尔问题解开了。」
「然后,还有一点……」蒂蒂继续说:「我对Σ<k=1到∞,1/k<平方>>的和是π<平方>/6很震惊,为什么整数的倒数平方和会跑出π呢?」
我们陷入沉默,因为我们对身为无理数的圆周率π怎么会突然出现而感到不可思议。
「……说到这个,为什么蒂蒂的『因式分解』会行不通呢?」我提出疑问:「明明x=nπ就是sinx/x=0的解。」
sinx/x=……
而米尔迦解答了我的疑问。
「nπ确实是sinx/x=0的解没错,但是这个『因式分解』太冗长、也太自由了。毕竟只有x=nπ是解这个条件的话,直接乘以C倍也是分解法之一,没有唯一性。」
sinx/x=C×……
「嗯~~原来如此,米尔迦,lim<x→0,sinx/x>=1的条件无法只靠这个『因式分解』表现啊。」
「没错,假如是n次多项式的话,就可以配合n次的系数调整,一般来说,最高次方项的系数都是固定的,所以可以配合调整,但无穷项式因为不知道的系数是多少,所以没办法配合最高次方项的系数,这次成功的关键在于有用来配合系数,可以由因式)的积组合出lim<x→0,sinx/x>=1,在迈向无限之前的整合发挥了效果。」
米尔迦用手推了推眼镜继续说:
「但是严格来说,刚才的证明仍然不完全。我们为了找出sinx=0的解,而取出图形与x轴的交点x=nπ,但是虚数解并不会出现在与x轴的交点上,所以我们并没有讨论到虚数解的可能性,其实尤拉老师除此之外还留有数种证明方式,不过用sinx的幂级数展开来证明的手法是既漂亮又有魅力的,如同藉由比较x<平方>的系数求出ζ比较x<正偶数次方>的系数也可以求出ζ。」
※※贝塞尔问题的解法
蒂蒂的卡片sinx=0的解
↓↓
sinx的泰勒展开式sinx的因式分解
↓↓
sinx/x和的形式→比较x<平方>的系数←sinx/x积的形式
↓
ζ=Σ<k=1到∞,1/k<平方>>=π<平方>/6
↓
米尔迦与我的卡片
「虽然这次做最后整理的是我,不过那是因为我已经知道尤拉老师解法的关系……」
米尔迦边说边站起身。
「虽然不是理解得很清楚,不过能想出『用方程式的解将sinx因式分解』真的是非常了不起,虽然其中还有不太严谨的部分,不过也有对无限挑战的决心。」
米尔迦将右手放到仍然坐着的蒂蒂头上。
「在对我们的老师——尤拉老师表示敬意的同时,我们也要为蒂德菈拍手。」
米尔迦开始拍手,我也站起来对蒂蒂拍手,这是只有两个人的起立喝采。
「米尔迦学姐……学长……不用这