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The Lumenary
विस्मय पथवैकल्पिक · कभी अंक नहीं दिए जातेयहाँ से शुरू होता है Fractions and decimals

Halfway to the wall

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1

प्रश्न

Walk halfway to a wall. Then walk half of what is left, then half of that, and so on, forever. Do you ever reach the wall? How can infinitely many steps add up to a finite distance?

आगे पढ़ने से पहले प्रयोग करके देखें। खोजबीन का कोई गलत तरीका नहीं है।

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प्रयोग

श्रेणियाँ और आंशिक योग

पदों को एक-एक करके जोड़िए। क्या आंशिक योग Sₙ स्थिर हो जाते हैं, या बढ़ते ही जाते हैं?

उदाहरण
an =
  • आंशिक योग Sₙ
  • पद aₙ

S30 = a1 + … + a30 = 1

स्क्रीन पर दिखे आंशिक योग साक्ष्य हैं, उपपत्ति कभी नहीं: कोई श्रेणी स्थिर दिखकर भी अपसारी हो सकती है, जैसे हरात्मक श्रेणी।

3

संकेत, यदि आप चाहें

    4

    क्या हो रहा है

    क्या हो रहा है

    After nn steps you have walked

    12+14+⋯+12n=1−12n\frac12 + \frac14 + \dots + \frac1{2^n} = 1 - \frac{1}{2^n}

    of the way, so you are 12n\tfrac{1}{2^n} from the wall. At no finite stage have you arrived. But the gap becomes smaller than any distance you care to name: smaller than a millimetre after 10 steps of a metre, smaller than the width of an atom after about 34. Mathematicians define the sum of infinitely many numbers as the number the running totals get closer and closer to — the limit of the partial sums. Here that limit is 11, so

    12+14+18+⋯=1.\frac12 + \frac14 + \frac18 + \dots = 1 .

    The Greek philosopher Zeno of Elea used puzzles like this one, about 2,500 years ago, to argue that motion is impossible. The modern answer — limits, and the real numbers that guarantee limits exist — took until the nineteenth century to make precise.

    Not every infinite sum is finite. The harmonic series 1+12+13+14+…1 + \tfrac12 + \tfrac13 + \tfrac14 + \dots grows without bound, even though its terms shrink to zero; Nicole Oresme proved this in the fourteenth century by grouping its terms. Telling these cases apart is the beginning of analysis.

    संगणना द्वारा परखा गयाAI द्वारा तैयार मसौदा · मानवीय समीक्षा की प्रतीक्षा में
    5

    यह कहाँ ले जाता है