2019-11-10
Некоторые суммы рядов с квадратами интегралов
С необычным рядом столкнулся автор этой заметки при изучении явлений, связанных с Лоренц-фактором.
При некоторых условиях сумма такого бесконечного ряда будет всегда иметь одинаковое значение.
Для начала нужно ввести функцию
\[h(t) = a\,t \qquad (1)\]
которая будет использоваться в последующих выражениях. В ней: \(a\) — некоторая константа, \(t\) — переменная, по которой будет производится интегрирование.
Представим следующую сумму ряда:
\[a^2 \sum \limits_{n=0}^{\infty} \left[ \int \limits_0^{1/a} h(t)^n \sqrt{1 - h(t)^2} \,\Bbb{d} t \right]^2 = 0.816 \qquad (2)\]
Сумма такого ряда будет всегда равна \(0.816\), при любом \(a\).
В следующей сумме поменяется верхняя граница, но она по-прежнему будет всегда одинаковой:
\[a^2 \sum \limits_{n=0}^{\infty} \left[ \int \limits_0^{0.5/a} h(t)^n \sqrt{1 - h(t)^2} \,\Bbb{d} t \right]^2 = 0.244 \qquad (3)\]
Аналогична и следующая сумма:
\[a^2 \sum \limits_{n=1}^{\infty} \left[ \int \limits_0^{1/a} h(t)^n \sqrt{1 - h(t)^2} \,\Bbb{d} t \right]^2 = 0.2 \qquad (4)\]
Здесь суммирование ряда начинается не с нуля, а с единицы.
Эта сумма также будет всегда одинакова, при любом \(a\).
Меняя верхний предел интегрирования и начальное значение \(n\) можно получать различные значения стабильных сумм ряда.