Svmmarivm
Haec lectio nvmervm constrvit vt svpremvm seqventiae , qvae ex vsvra composita oritvr: binomio Newtoniano demonstrat seqventiam crescere nec valorem attingere, et svpremvm eivs inter ipsam et seqventiam decrescentem inclvdit. Deinde demonstrat etiam svpremvm esse svmmarvm inversorvm factorialivm, errorem harvm svmmarvm circvmscribit, qvo fit vt qvavis praecisione compvtari possit, et ostendit irrationalem esse. Postremo exponentialem natvralem definit, cvm capitalizatione continva vsvrae conivngit et inaeqvalitatem demonstrat, qvae dicit rectam svb imagine exponentialis iacere.
Proposita discendi
- Demonstrare seqventiam crescentem et circvmscriptam esse, et nvmervm vt eivs svpremvm definire.
- Valores propinqvos nvmeri per svmmam inversorvm factorialivm compvtare, cvm margine erroris rigoroso, et demonstrare irrationalem esse.
- Exponentialem natvralem cvm vsvra composita et cvm eivs capitalizatione continva conivngere, et effectvm capitalizationis diversa freqventia factae comparare.
- Inaeqvalitatem demonstrare et adhibere, eamqve interpretari vt sitvm rectae respectv imaginis fvnctionis .
Seqventia vsvrae compositae
Sors per vnvm annvm deponitvr vsvra centvm centesimarvm in annvm. Si vsvra semel tantvm solvitvr, anno exevnte, sors dvplicatvr et valet . Si bis solvitvr, singvlis semestribvs cvm dimidio modo vsvrae, vsvra primi semestris in secvndo ipsa vsvram parit: sors bis per mvltiplicatvr et valet . Qvattvor solvtionibvs trimestribvs valet , pavlo plvs qvam 2,44, et dvodecim solvtionibvs menstrvis pavlo plvs qvam 2,61. Generaliter, si annvs in tempora aeqvalia dividitvr et in singvlis fractio modi vsvrae solvitvr, sors vicibvs per mvltiplicatvr, et anno exevnte valet
Crescente saepivs mvltiplicatvr, sed per factorem propiorem nvmero , nec evidens est vter effectvs praevaleat: potentiae nvmeri omnes valent , potentiae avtem basis fixae maioris qvam sine margine crescvnt. Haec sectio demonstrat seqventiam crescere, terminos avtem eivs valorem non attingere; svpremvm eivs est nvmervs . Demonstrationes nitvntvr binomio Newtoniano lectionis de combinatoria et binomio Newtoniano, inaeqvalitate Bernovlliana, pro , in lectione de axiomatibvs Peani demonstrata, et completvdine nvmerorvm realivm, in lectione de generibvs nvmerorvm envntiata.
Incrementvm seqventiae
Per binomivm Newtonianvm est svmma terminorvm. Terminvs indicis est , et scribitvr vt prodvctvm ex et factoribvs positivis minoribvs qvam ; convento vt prodvctvm sine factoribvs valeat , haec scriptvra valet etiam pro et :
In hac scriptvra apparet tantvm in factoribvs , qvi cvm avgentvr, et in nvmero terminorvm, qvi etiam avgetvr. Ambo effectvs eodem vergvnt; haec est sententia theorematis qvod infra ponitvr.
Pro omni nvmero natvrali valet , id est seqventia stricte crescens est.
Evolvtiones binomiales ipsorvm et termino cvm termino comparantvr. Figvra pro qvemqve terminvm vt massvlam colvmnae repraesentat qvae a incipit, qvia dvo primi termini omni casv valent .
Demonstratio
Per binomivm Newtonianvm, cvm et , terminvs indicis ipsivs est . Coefficiens binomialis est prodvctvm factorvm divisvm per , et qvisqve factor per vnvm ex factoribvs denominatoris dividitvr.
Primvs qvotiens valet , et qvisqve eorvm qvi postea venivnt est , pro a vsqve ad . Terminis additis scriptvra ipsivs obtinetvr.
Eadem scriptvra, cvm loco , vnvm terminvm plvs habet, illvm indicis , qvi positivvs est qvia omnes eivs factores positivi svnt.
Pro , avcto denominatore, minvitvr, et factor avgetvr; praeterea omnes factores positivi svnt.
Ob monotoniam prodvcti nvmerorvm positivorvm, qvisqve terminvs ipsivs indicis , si qvis est, minor est qvam terminvs eivsdem indicis ipsivs ; termini indicvm et in vtraqve svmma valent .
Svmmando, non excedit svmmam primorvm terminorvm ipsivs , cvi adhvc deest terminvs positivvs indicis . Ergo . In figvra termini seqventiae ascendvnt.
Margo svperior
Incrementvm non svfficit vt seqventia svpremvm habeat: etiam nvmeri natvrales crescvnt. Margine svperiore opvs est, et ad evm obtinendvm cvm svmma inversorvm factorialivm comparatvr,
qvae oritvr si in scriptvra ipsivs omnes factores tollvntvr. Hae svmmae per se momentvm habent, et sectio qvae postea venit demonstrabit eas ad evndem nvmervm atqve accedere, et mvlto celerivs. Problema propositvm 5 lectionis de combinatoria postvlabat vt demonstraretvr ; secvndvm ex lemmatibvs qvae infra ponvntvr hvnc marginem continet, cvm inaeqvalitate media , qvae postea adhibebitvr. Primvm factorialia cvm potentiis nvmeri comparat, et id est qvod efficit vt per progressionem geometricam circvmscribatvr.
Pro omni nvmero natvrali valet , aeqvalitate tantvm si vel .
Ratiocinatio fit per indvctionem in , principio lectionis de axiomatibvs Peani: transevndo a ad , factoriale per mvltiplicatvr, qvi saltem est, potentia avtem tantvm dvplicatvr. Figvra pro a vsqve ad factoriale cvm potentia comparat, vt dvas colvmnas.
Demonstratio
Casvs basis: pro ambo membra valent .
Hypothesis indvctionis: ponamvs inaeqvalitatem valere pro aliqvo nvmero natvrali .
Factoriale ipsivs est illvd ipsivs mvltiplicatvm per , qvi saltem est; cvm omnes factores positivi sint, hypothesis indvctionis inaeqvalitatem pro dat.
Per principivm indvctionis inaeqvalitas pro omni nvmero natvrali valet. Si , factor saltem est, et inaeqvalitas pro stricta est: aeqvalitas fit in et in , et in his solis.
Pro omni nvmero natvrali valet ; prima inaeqvalitas stricta est pro .
Qvisqve terminvs evolvtionis ipsivs per terminvm respondentem ipsivs circvmscribitvr, et qvisqve terminvs ipsivs per terminvm progressionis geometricae rationis . Figvra pro tres colvmnas svper basim commvnem comparat.
Demonstratio
Qvisqve factor inter et iacet; itaqve prodvctvm eorvm non excedit , et qvisqve terminvs ipsivs non excedit terminvm ipsivs .
Svmmando pro a vsqve ad prima inaeqvalitas obtinetvr. Si , terminvs indicis factorem habet, et inaeqvalitas stricta est.
Per lemma svpra positvm pro omni nvmero natvrali ; inversis dvobvs nvmeris positivis, inaeqvalitas sensvm mvtat.
Terminvm indicis separamvs et ceteros circvmscribimvs.
Qvod illvstratvm est, svmma est terminorvm progressionis geometricae primi termini et rationis , in lectione de svmmationibvs et progressionibvs compvtata.
Ambabvs inaeqvalitatibvs conexis lemma obtinetvr. In figvra, cvm , colvmna geometrica spatio infra consistit, et dvae ceterae infra eam.
Seqventia decrescens qvae eam comitatvr
Si basis ad exponentem vno maiorem elevatvr, altera seqventia obtinetvr, cvivs termini maiores svnt qvam primae, qvia per factorem maiorem qvam mvltiplicantvr:
Primi eivs termini svnt , et : descendvnt. Theorema qvod infra ponitvr hoc generaliter demonstrat; consilivm est qvotientem dvorvm terminorvm continvorvm considerare, instrvmentvm vero inaeqvalitas Bernovlliana.
Pro omni nvmero natvrali valet , id est seqventia stricte decrescens est.
Satis est ostendere qvotientem maiorem esse qvam , qvia termini positivi svnt. Figvra primos terminos vtrivsqve seqventiae ostendit.
Demonstratio
Qvamqve basim vt qvotientem scribimvs, factorem a potentia denominatoris separamvs et dvas potentias exponentis in vnam conivngimvs.
Nvmerator basis denominatorem excedit nvmero , qvia .
Per inaeqvalitatem Bernovllianam, cvm et exponente , potentia hvivs basis saltem est.
In qvotientem svbstitvimvs et ad commvnem denominatorem redvcimvs; svmma valet .
Nvmeratorem et denominatorem evolvimvs: nvmerator denominatorem excedit nvmero .
Ergo . In figvra termini descendvnt dvm termini ascendvnt, et qvisqve svpra qvemqve manet.
Nvmervs e
Dvae seqventiae inter se accedvnt, sed non se secant: omnis terminvs primae minor est qvam omnis terminvs secvndae, etiamsi indices eorvm diversi sint.
Pro omnibvs nvmeris natvralibvs et valet .
Transitvr per maiorem dvorvm indicvm: prima seqventia crescit, secvnda decrescit, et in qvoqve indice secvnda svpra primam est. Figvra casvm et perseqvitvr.
Demonstratio
In eodem indice , terminvs est mvltiplicatvs per , qvi maior est qvam , et positivvs est.
Sit maior nvmerorvm natvralivm et . Cvm et seqventia crescens sit, terminvs eivs indicis non excedit terminvm indicis .
Cvm et seqventia decrescens sit, terminvs eivs indicis non excedit terminvm indicis .
Tribvs inaeqvalitatibvs conexis, media stricta, lemma obtinetvr. In figvra, cvm et , index maior est .
Vnde efficitvr copiam terminorvm elementa habere et svpra circvmscriptam esse, nvmero vel qvolibet . Ob completvdinem nvmerorvm realivm svpremvm habet, qvod littera designatvr.
Definitio. Nvmervs est svpremvm copiae terminorvm seqventiae , pro natvrali.
Pro omni nvmero natvrali valet .
Adhibentvr definitio svpremi vt minimi marginis svperioris et monotonia vtrivsqve seqventiae. Figvra dvas seqventias ostendit, qvae ad ex lateribvs oppositis accedvnt.
Demonstratio
Per lemma svpra positvm omnis terminvs primae seqventiae minor est qvam omnis terminvs secvndae.
Qvisqve igitvr margo svperior est copiae terminorvm , et svpremvm, qvod minimvs marginvm svperiorvm est, nvllvm excedit.
Cvm margo svperior sit et seqventia stricte crescens, qvisqve terminvs minor est qvam is qvi post evm venit, qvi non excedit.
Eodem modo, cvm seqventia stricte decrescens sit, non excedit terminvm qvi post venit, qvi minor est qvam .
Ambabvs inaeqvalitatibvs conexis theorema obtinetvr: est vnicvs nvmervs qvi inter omnes terminos et omnes terminos iacet.
Machinvla calcvlatoria invenitvr svperare 2,7 et minorem esse qvam 2,8; itaqve inter 2,7 et 2,8 est. Inclvsio lenta est: distantia inter dvas seqventias est , qvae vt inversvm ipsivs minvitvr.
Nvmervs fere valet 2,718281828. Iacobvs Bernovlli evm anno 1683 invenit dvm vsvram compositam investigat, et Leonhardvs Evler, qvi mvltas eivs proprietates detexit, evm littera designavit. Vna cvm est vna ex dvabvs constantibvs fvndamentalibvs analyseos.
Argvmentvm oneratvr…