科林·麦克劳林是欧拉-麦克劳林求和公式的提出者之一
莱昂哈德·欧拉是欧拉-麦克劳林求和公式的提出者之一
欧拉-麦克劳林求和公式在1735年由莱昂哈德·欧拉与科林·麦克劳林分别独立发现,该公式提供了一个联系积分与求和的方法,由此可以导出一些渐进展开式。
公式
[1]
设
为一至少
阶可微的函数,
,则
其中
表示
的阶乘
表示
的
阶导函数
,其中
表示第
个伯努利多项式
- 伯努利多项式是满足以下条件的多项式序列:

表示
的小数部分
为第
个伯努利数
证明
证明使用数学归纳法以及黎曼-斯蒂尔杰斯积分,下文中假设
的可微次数足够大,
。
为了方便,将原式的各项用不同颜色表示:
k=0的情形
容易算出

其中橙色的项通过分部积分可化为
假设k=n-1时原式成立
处理积分(蓝色项)
将处理后的积分代入
得到想要的结果。
余项(积分项)估计
欧拉-麦克劳林求和公式的精确度通常不一定随着
的增加而增加,相反地,如果
相当大,则积分项也会很大。右图是在计算调和级数的前100项时用Mathematica算出不同的
对应的积分项的绝对值:
计算调和级数时的误差项
应用
通过欧拉-麦克劳林求和公式可以给出黎曼ζ函数的渐进式:[2]

其中
其他形式
欧拉-麦克劳林求和公式有时也被写成如下形式:[3]

这是欧拉给出的原始形式。
参考文献