不久之前,我在票圈看到了这么一个问题:
兴趣一下子就上来了……
虽然我也不会算,但是我会码代码呀。于是我码了个简简单单的代码:
ans = 0
for i in reversed(range(1, 100)):
ans = 1 / sqrt(1 + i / ans)
print(ans)
得到一个值,大概是 0.6714477127。这个时候就可以祭出我们的 ISC (Inverse Symbolic Calculator) 啦。可惜的是,ISC 上并没有找到任何资料……
后来想,这个东西带 sqrt 八成是搞不出来的,不如我们看看没有 sqrt 是什么情况吧……这其实也不好搞,但是我们可以强行找规律:令
an=1+⋱1+nn−1⋱1=qnpn,
手动算几个数:
{a}=11,31,64,188,4828,…
然后召唤 OEIS,可以搜出分子为 A059480,分母为 A000932。由于我们求 limn→∞qnpn,所以我们要找 p 和 q 的渐进表达式。幸运的是,OEIS 上给出了两者的渐进表达:
⎩⎨⎧pn∼ (21+2πe(\erf(21)−1))nn/2+1exp(n−n/2−1/4)(1+24n31),qn−1∼2π(1−\erf(21))nn/2+1/2exp(n−n/2+1/4)(1+24n19).
(这里插一句,给出这个表达式的人是同一个,好像还是个国际象棋大师,他把他求渐进表达式的方法放在 arxiv 上了……)剩下的就是苦力活, 把 qnpn 慢慢化简一下,消掉无穷小项,可得
n→∞liman=n→∞limqnpn=πe/2(1−\erf(21))1−1.
Amazing! 居然这么整洁……
我正准备把这个结果告诉朋友,结果他抢先一步说:
我大受震撼,忙问他怎么搞出来的,结果……
我???这也在你的算计之内吗拉马努金?!
我突然发现,我朋友这里面引入了一个
a=n=1∑∞(2n−1)!!1,
但我这里面似乎就一个 erf(1/2),如果我们没算错的话,这就意味着……
n=1∑∞(2n−1)!!1=πe/2\erf(1/2).
哈哈哈哈拉马努金也不过如此(doge)。这个式子怎么证明还不知道,但是此时我已经凌晨好几点了,打工人还要早起上班,于是我就去睡觉了。
第二天早上一起来,发现朋友已经证出来了:
我一看上面那个式子觉得好熟悉啊……这个式子看起来可以用来算 erf,而我之前研究的解析方法数素数中少不了要来算 erf,于是翻了翻,虽然没在 Wikipedia 找到它的证明,但是找到了 这个:
\erfcz=π2e−z2z2+1+z2+1+…3/22/21/21,
这么一看,直接令 z=21 就可以直接得出
\erfc21=πe11+1+1+1+…3211.
好了,游戏结束。忙活了一场,人家早就给出答案了。连分数这水太深,我真是把握不住……