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证明:1+1/2+1/3+1/4+...+1/n不是整数

答案:3  悬赏:10  手机版
解决时间 2021-02-01 21:52
用反证法该如何证。
貌似看到过一种,是用奇数偶数证的
张景中的一本书中看到的
最佳答案
这里说的的对任意一个确定的正整数n,1+1/2+1/3+1/4+…+1/n不是整数,和极限没有关系(用了极限也难以证明原结论)。

假定n>1(n=1时结论不成立)

假设1+1/2+1/3+1/4+…+1/n=M为整数,现在来推出矛盾。
设P=[1, 2, …, n]为1、2、……、n的最小公倍数(不是取n!),用P乘以上式两边,
P*(1+1/2+1/3+1/4+…+1/n)=P*M, ………………①

设k是满足2^k≤n的最大正整数,即2^k≤n<2^(k+1)。
显然2^k|P*M (n≥2, 2^k|P)。
下面证明P*(1+1/2+1/3+1/4+…+1/n)=P/1+P/2+…+P/n不是2^k的倍数,甚至不是2的倍数。

显然P*1/i是整数(i=1, 2, … . n)。
把P分解因数,其中质因数2出现的次数为k(2^k≤n<2^(k+1),所以2^k|P;又因为P是最小公倍数,所以P的因数中恰好含有k个2)。故P/2^k不再含素因子2,即为奇数。

P/1、P/2、…、P/n这些数中,除P/2^k外,其余各项都是2的倍数(因为分母的质因数中至多含有(k-1)个2,而分子含有k个2)。故P/1+P/2+…+P/n不是2的倍数(其中只有1个奇数,其余都是偶数)。这与①式右边为偶数矛盾。

楼主提到的张景中院士的那本书不是太清楚,不知道那里用什么方法。不过之前辅导一个小学生时,倒是遇到类似的问题:
证明1+1/2+1/3+1/4+…+1/49不是整数(可以考虑素数5,而不必考虑2)
全部回答
根据题目的意思,是说对于任意不小于5的正整数都不是整数。先让n取无穷。 设S=1+1/2+1/3+1/4+...+1/n+...=1+(1/2+1/3)+(1/4+1/5+1/6+1/7)+(1/8+...+1/15)... <1+(1/2+1/2)+(1/4+1/4+1/4+1/4)+(1/8+...+1/8)... =1+1+1/2+1/(2^2)+1/(2^3)+...+1/(2^n)+... =1+【2(1-(1/2)^n)】(其中n趋向无穷大)<3 对于任意不小于5的正整数n,S=1+1/2+1/3+1/4+...+1/n>2. 故2<S<3 也即S不可能为正整数,对于任意取大于等于5的n。 反证法正在思考中。。。 我的解答错了,那个和式,对于n取无穷,它的值也无穷的。。。 每一项都是相对应的比较大,和式却反而较小。 楼上的把题目理解错了,题目是说对于任意≥5的正整数,而楼上的理解成了对于无穷大的n 而且把结论想当然了,数学是讲究严格的逻辑的,他说没有循环节就没有啊。虽然事实上的确没有,但是要证明啊

http://wenwen.sogou.com/z/q843761030.htm

因为n>=3,故在所有的分母当中(都是奇数^_^)必定存在一个最大的奇素数,设它为p,这样在分母中去掉p,设余下的奇数的最小公倍数为n,我们在ms=m+m/2+m/3+……m/n两边再同时乘以n,得到mns=mn+mn/2+mn/3+……mn/n。注意到等式右边的每一项mn/k(k=1,2,3,……n), 当且仅当k=p时,mn/k不是整数,其他的项都是整数." "k=p时,mn/k不是整数,"如果余下的奇数中有p的倍数(奇数倍),那么mn/k是整数,如何断定余下的奇数中没有p的倍数呢? 可以肯定的是,余下的奇数中没有p的倍数。但是这个问题深究下去将会涉及到素数的分布问题,已经超出了初等数论的范围。我们不妨换个角度来思考,事实上,我的证明到了ms=m+m/2+m/3+……m/n那步后要说明一个非常关键的问题。根据m的取法可知,只有1/m那项乘以m后分子是奇数,其他项的分子必定是偶数(因为其他项分母最多只有m-1个2相乘)。在那些分母为奇数的不可约分数的项中,设最大奇数为p,我们令n=1×3×……×p,然后在ms=m+m/2+m/3+……m/n两边乘以n,得到mns=mn+mn/2+mn/3+……mn/n。这样一来,如果s是整数的话,那么mns一定是偶数,但是,等式右边却有n-1项是偶数,1项是奇数,所以右边是一个奇数。于是偶数等于奇数,矛盾!证明完毕!
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