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序列的分布能否判定其求和收敛性?素数倒数和推导步骤的合理性咨询

序列的分布能否判定其求和收敛性?素数倒数和推导步骤的合理性咨询

大家都知道自然数的倒数和是发散的:
$$\sum_n\frac{1}{n}\to\infty$$

有意思的是,素数的倒数和同样也是发散的:
$$\sum_{n\in Primes} \frac{1}{n}\to\infty$$

关于这个结论有不少严谨的证明(尤其是Erdos给出的那个特别精妙的证法),不过我自己琢磨出了一个基于素数分布规律的直观“证明”思路:我们知道,一个数$n$是素数的概率大概是$\sim \frac{1}{\ln(n)}$,所以我的推导步骤是这样的:

  1. 素数倒数和:$\sum_{n\in Primes} \frac{1}{n}$
  2. 近似为:$\sum_n\frac{1}{n} \cdot \Pr[n\in Primes]$
  3. 代入概率后得到:$\sum_n\frac{1}{n\cdot \ln(n)}$
  4. 这个级数是发散的:$\to \infty$

我已经确认步骤2到3、步骤3到4都是没问题的,但现在我有点拿不准:从步骤1到步骤2的推导到底合不合理呢?

备注:内容来源于stack exchange,提问作者chausies

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最近更新时间:2026.04.15 12:39:28