Jump to content

Disquisitiones generales circa seriem infinitam ...

Unchecked
E Wikisource
 EPUB   MOBI   PDF   RTF   TXT
Disquisitiones generales circa seriem infinitam
1814

editio: ex Carl Friedrich Gauss Werke, Band III, K. Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, 1876
fons: librum vide

INTRODUCTIO.
1.

Series, quam in hac commentatione perscrutari suscipimus, tamquam functio quatuor quantitatum spectari potest, quas ipsius elementa vocabimus, ordine suo elementum primum secundum tertium quartum distinguentes. Manifesto elementum primum cum secundo permutare licet: quodsi itaque brevitatis caussa seriem nostram hoc signo denotamus, habebimus

2.

Tribuendo elementis valores determinatus, series nostra in functionem unicae variabilis transit, quae manifesto post terminum vel abrumpitur, si vel est numerus integer negativus, in casibus reliquis vero in infinitum excurrit. In casu priori series exhibet functionem algebraicam rationalem, in posteriori autem plerumque functionem transscendentem. Elementum tertium debet esse neque numerus negativus integer neque ne ad terminos infinite magnos delabamur.

3.

Coëfficientes potestatum in serie nostra sunt ut

adeoque ad rationem aequalitatis eo magis accedunt, quo maior assumitur . Si itaque etiam elemento quarto valor determinatus tribuitur, ab huius indole convergentia seu divergentia pendebit. Quoties scilicet ipsi tribuitur valor realis, positivus seu negativus, unitate minor, series certo, si non statim ab initio, tamen post certum intervallum, convergens erit, atque ad summam finitam ex asse determinatam perducet. Idem eveniet per valorem imaginarium ipsius formae , quoties . Contra pro valore ipsius reali unitateque maiori, vel pro imaginario formae , quoties , series si non statim tamen post certum intervallum necessario divergens erit, ita ut de ipsius summa sermo esse nequeat. Denique pro valore (seu generalius pro valore formae , quoties ) seriei convergentia seu divergentia ab ipsarum indole pendebit, de qua, atque in specie de summa seriei pro , in Sect. tertia loquemur.

Patet itaque, quatenus functio nostra tamquam summa seriei definita sit, disquisitionem natura sua restrictam esse ad casus eos, ubi series revera convergat, adeoque quaestionem ineptam esse, quinam sit valor seriei pro valore ipsius unitate maiori. Infra autem, inde a Sectione quarta, functionem nostram altiori principio superstruemus, quod applicationem generalissimam patiatur.

4.

Differentiatio seriei nostrae, considerando solum elementum quartum tamquam variabile, ad functionem similem perducit, quum manifesto habeatur

Idem valet de differentiationibus repetitis.

5.

Operae pretium erit, quasdam functiones, quas ad seriem nostram reducere licet, quarumque usus in tota analysi est frequentissimus, hic apponere. I.
ubi elementum est arbitrarium.

II.

III.
denotante quantitatem infinite parvam.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII. etc.
denotante basin logarithmorum hyperbolicorum, numerum infinite magnum.

IX.
denotantibus numeros infinite magnos.

X.

XI.

XII.

XIII.

XIV.

XV.

XVI.

XVII.

XVIII.

XIX.

XX.

XXI.

XXII.

XXIII.

6.

Functiones praecedentes sunt algebraicae atque transscendentes a logarithmis circuloque pendentes. Neutiquam vero harum caussa disquisitionem nostram generalem suscipimus, sed potius in gratiam theoriae functionum transscendentium altiorum promovendae, quarum genus amplissimum series nostra complectitur. Huc, inter infinita alia, pertinent coëfficientes ex evolutione functionis in seriem secundum cosinus angulorum etc. progredientem orti, de quibus in specie alia occasione fusius agemus. Ad formam seriei nostrae autem illi coëfficientes pluribus modis reduci possunt. Scilicet statuendo

etc.

habemus primo


etc.

Si enim consideratur tamquam productum ex in (designante quantitatem , fit aequalis producto

ex

in etc.
in etc.

Quod productum quum identicum esse debeat cum

valores supra dati sponte prodeunt.

Porro habemus secundo


etc.

qui valores facile deducuntur ex

etc.

Tertio fit


etc.

Denique fit quarto


etc.

Valores illi atque hi facile eruuntur ex



SECTIO PRIMA.
Relationes inter functiones contiguas.

7.

Functionem ipsi contiguam vocamus, quae ex illa oritur, dum elementum primum, secundum, vel tertium unitate vel augetur vel diminuitur, manentibus tribus reliquis elementis. Functio itaque primaria sex contiguas suppeditat, inter quarum binas ipsamque primariam aequatio persimplex linearis datur. Has aequationes, numero quindecim, hic in conspectum producimus, brevitatis gratia elementum quartum quod semper subintelligitur omittentes, functionemque primariam simpliciter per denotantes.

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]


8.

Ecce iam demonstrationem harum formularum. Statuendo

erit coëfficiens potestatis
in
in
in
in

coëfficiens autem potestatis in seu coëfficiens potestatis in

Hinc statim demanat veritas formularum 5 et 3; permutando cum oritur ex 5 formula 12, atque ex his duabus per eliminationem 2. Perinde per eandem permutationem ex 3 oritur 6; ex 6 et 12 combinatis oritur 9, hinc per permutationem 14, quibus combinatis habetur 7; denique ex 2 et 6 eruitur 1, atque hinc permutando 10. Formula 8 simili modo ut supra formulae 5 et 3, e consideratione coëfficientium derivari potest (eodemque modo, si placeret, omnes 15 formulae erui possent), vel elegantius ex iam notis sequenti modo. Mutando in formula 5 elementum in atque in prodit

Mutando vero in formula 9 tantummodo in fit

E subtractione harum formularum statim oritur 8, atque hinc per permutationem 13. Ex 1 et 8 prodit 4, hincque permutando 11. Denique ex 8 et 9 deducitur 15.

9.

Si nec non sunt numeri integri (positivi seu negativi), a functione ad functionem et perinde ab hac usque ad functionem transire licet per seriem similium functionum, ita ut quaelibet contigua sit antecedenti et consequenti, mutando scilicet primo elementum unum e.g. continuo unitate, donec a perventum sit ad dein mutando elementum secundum, donec perventum sit ad denique mutando elementum tertium, donec perventum sit ad et perinde ab hac usque ad Quum itaque per art. 7 habeantur aequationes lineares inter functionem primam, secundam atque tertiam, et generaliter inter ternas quascunque consequentes huius seriei, facile perspicitur, hinc per eliminationem deduci posse aequationem linearem inter functiones ita ut generaliter loquendo e duabus functionibus, quarum tria elementa prima numeris integris differunt, quamlibet aliam functionem eadem proprietate gaudentem derivare liceat, siquidem elementum quartum idem maneat. Ceterum hic nobis sufficit, hanc veritatem insignem generaliter stabilivisse, neque hic compendiis immoramur, per quae operationes ad hunc finem necessariae quam brevissimae reddantur.

10.

Propositae sint e.g. functiones

inter quas aequationem linearem invenire oporteat. Iungamus ipsas per functiones contiguas sequenti modo:

Habemus itaque quinque aequationes lineares (e formulis 6, 13, 5 art. 7):

I.
II.
III.
IV.
V.

Ex I et II prodit, eliminando

VI.

Hinc atque ex III, eliminando

VII.

Porro ex IV atque V, eliminando

VIII.

Hinc atque ex VII, eliminando

IX.
11.

Si omnes relationes inter ternas functiones in quibus vel vel vel exhaurire vellemus, formularum multitudo usque ad 325 ascenderet. Haud inutilis foret talis collectio, saltem simpliciorum ex his formulis: hoc vero loco sufficiat, paucas tantummodo apposuisse, quas vel ex formulis art. 7, vel si magis placet, simili modo ut duae priores ex illis in art. 8 erutae sunt, quivis nullo negotio sibi demonstrare poterit.

[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]


SECTIO SECUNDA.
Fractiones continuae.

12.

Designando

per

fit

et proin, dividendo aequationem 19 per

sive

[24]

et quum perinde fiat

etc., resultabit pro fractio continua

[25]

ubi

etc., cuius lex progressionis obvia est.

Porro ex aequationibus 17, 18, 21, 22 sequitur

[26]
[27]
[28]
[29]

unde, substitutis pro functione eius valoribus in fractionibus continuis, totidem fractiones continuae novae prodeunt.

Ceterum sponte patet, fractionem continuam in formula 25 abrumpi, si e numeris aliquis fuerit integer negativus, alioquin vero in infinitum excurrere.

13.

Fractiones continuae in art. praec. erutae maximi sunt momenti, asserique potest, vix ullas fractiones continuas secundum legem obviam progredientes ab analystis hactenus erutas esse, quae sub nostris tamquam casus speciales non sint contentae. Imprimis memorabilis est casus is, ubi in formula 25 statuitur unde adeoque, scribendo pro

[30]

ubi


etc.
14.

Operae pretium erit, quosdam casus speciales huc adscripsisse. Ex formula I art. 5 sequitur, statuendo

[31]

E formulis VI, VII art. 5 sequitur

[32]
[32]

Mutando hic signa in prodit fractio continua pro

Porro habemus

[34]
[35]

Statuendo e formula 30 sponte sequitur fractio continua in Theoria motus corporum coelestium art. 90 proposita. Ibidem duae aliae fractiones continuae prolatae sunt, quarum evolutionem hacce occasione supplere visum est. Statuendo

fit l.c. adeoque

quae est formula prior: posterior sequenti modo eruitur. Statuendo

erit per formulam 25

atque
Hinc

sive permutando elementum primum cum secundo

Sed per aequationem 21 habemus

unde fit quo valore in formula supra data substituto prodit

quae est formula posterior.

Statuendo in formula 30, fit pro valore infinite magno ipsius

[36]



SECTIO TERTIA.
De summa seriei nostrae statuendo elementum quartum ubi simul quaedam aliae functiones transscendentes discutiuntur.

15.

Quoties elementa omnia sunt quantitates positivae, omnes coëfficientes potestatum elementi quarti positivi evadunt: quoties vero ex illis elementis unum alterumve negativum est, saltem inde ab aliqua potestate omnes coëfficientes eodem signo affecti erunt, si modo accipitur maior quam valor absolutus elementi negativi maximi. Porro hinc sponte patet, seriei șummam pro finitam esse non posse, nisi coëfficientes saltem post certum terminum in infinitum decrescant, vel, ut secundum morem analystarum loquamur, nisi coëfficiens termini sit Ostendemus autem, et quidem, in gratiam eorum, qui methodis rigorosis antiquorum geometrarum favent, omni rigore,

primo, coëfficientes (siquidem series non abrumpatur), in infinitum crescere, quoties fuerit quantitas positiva.

secundo, coëfficientes versus limitem finitum continuo convergere, quoties fuerit

tertio, coëfficientes in infinitum decrescere, quoties fuerit quantitas negativa.

quarto, summam seriei nostrae pro non obstante convergentia in casu tertio, infinitam esse, quoties fuerit quantitas positiva vel

quinto, summam vero finitam esse, quoties fuerit quantitas negativa.

16.

Hanc disquisitionem generalius adaptabimus seriei infinitae etc. ita formatae, ut quotientes etc. resp. sint valores fractionis

pro etc. Brevitatis caussa huius fractionis numeratorem per denominatorem per denotabimus: praeterea supponemus, non esse identicas, sive differentias etc. non omnes simul evanescere.

I. Quoties e differentiis etc. prima quae non evanescit est positiva, assignari poterit limes aliquis quem simulac egressus est valor ipsius valores functionum et certo semper evadent positivi, atque Manifestum est, hoc evenire, si pro accipiatur radix maxima realis aequationis si vero haec aequatio nullas omnino radices reales habeat, proprietatem illam pro omnibus valoribus ipsius locum habere. Quapropter in serie etc. saltem post certum intervallum (si non ab initio) omnes termini erunt positivi atque maiores unitate; quodsi itaque nullus neque neque infinite magnus evadit, perspicuum est, seriem etc. si non ab initio tamen post certum intervallum omnes suos terminos eodem signo affectos continuoque crescentes habituram esse.

Eadem ratione, si e differentiis etc. prima quae non evanescit est negativa, series etc. si non ab initio tamen post certum intervallum omnes suos terminos eodem signo affectos continuoque decrescentes habebit.

II. Si iam coëfficientes sunt inaequales, termini seriei etc. ultra omnes limites sive in infinitum vel crescent vel decrescent, prout differentia est positiva vel negativa: hoc ita demonstramus. Si est quantitas positiva, accipiatur numerus integer ita, ut fiat statuaturque etc., nec non Tunc patet, etc. esse valores fractionis ponendo etc., ipsas vero esse functiones algebraicas formae huius

Quare quum per hyp. differentia sit quantitas positiva, termini seriei etc. si non ab initio tamen post certum intervallum continuo crescent (per I); hinc termini seriei etc. necessario ultra omnes limites crescent, et proin etiam termini seriei etc., quippe quorum potestates exponente illis sunt aequales. Q.E.P.

Si est quantitas negativa, accipere oportet integrum ita, ut fiat maior quam 1, unde per ratiocinia similia termini seriei

post certum intervallum continuo decrescent. Quamobrem termini seriei etc. adeoque etiam termini huius etc. necessario in infinitum decrescent. Q.E.S.

III. Si vero coëfficientes primi sunt aequales, termini seriei etc. versus limitem finitum continuo convergent, quod ita demonstramus. Supponamus primo, terminos seriei post certum intervallum continuo crescere, sive e differentiis etc. primam quae non evanescat esse positivam. Sit integer talis, ut fiat quantitas positiva, statuamusque

etc.

atque ita ut etc. sint valores fractionis ponendo etc. Quum itaque habeatur

etc.
etc.

atque per hyp. sit quantitas negativa, termini seriei etc. post certum saltem intervallum continuo decrescent, adeoque termini seriei etc., qui illis resp. semper sunt minores, dum continuo crescunt, tantummodo versus limitem finitum convergere possunt. Q.E.P.

Si termini seriei etc. post certum intervallum continuo decrescunt, accipere oportet pro integrum talem, ut sit quantitas positiva, evinceturque per ratiocinia prorsus similia, terminos seriei

etc.

post certum intervallum continuo crescere, unde termini seriei etc., qui illis resp. semper sunt maiores, dum continuo decrescunt, necessario tantummodo versus limitem finitum decrescere possunt. Q.E.S.

IV. Denique quod attinet ad summam seriei, cuius termini sunt etc., in casu eo, ubi hi in infinitum decrescunt, supponamus primo, cadere inter et , sive esse vel quantitatem positivam vel Sit integer positivus, arbitrarius in casu eo, ubi est quantitas positiva, vel talis qui reddat quantitatem positivam in casu eo ubi Tunc erit

etc.
etc.

ubi vel erit quantitas positiva, vel, si haec fit saltem positiva erit. Hinc (per I) pro quantitate assignari poterit valor aliquis quem simulac transgressa est, valores fractionis semper fient positivi atque unitate maiores. Sit integer maior quam simulque maior quam sintque termini seriei etc. qui respondent valoribus etc., hi etc. Erunt itaque

etc.

quantitates positivae unitate maiores, unde

etc.

adeoque summa seriei etc. maior summa seriei

quotcunque termini colligantur. Sed posterior series, crescente terminorum numero in infinitum, omnes limites egreditur, quum summa seriei quam infinitam esse constat etiam infinita maneat, si ab initio termini rescindantur. Quare summa seriei adeoque etiam summa huius etc., cuius pars est illa, ultra omnes limites crescit.

V. Quoties autem est quantitas negativa absolute maior quam unitas, summa seriei etc. in infinitum continuatae certo erit finita. Sit enim quantitas positiva minor quam demonstrabiturque per ratiocinia similia, assignari posse valorem aliquem quantitatis ultra quem fractio semper adipiscatur valores positivos unitate minores. Quodsi iam pro accipitur numerus integer ipsis maior, terminique seriei etc., valoribus etc. respondentes, designantur per etc., erit

etc.

adeoque summa seriei etc., quotcunque termini colligantur, minor producto ex in summam totidem terminorum seriei

etc.

Huius vero summa pro quolibet terminorum numero facile assignari potest; est scilicet

terminus primus |- summa duorum terminorum
summa trium terminorum etc.

et quum pars altera (per II) formet seriem ultra omnes limites decrescentem, summa illa in infinitum continuata statui debet Hinc etc. in infinitum continuata semper manebit minor quam et proin etc. certo ad summam finitam converget. Q. E. D.

VI. Ut ea, quae generaliter de serie etc. demonstravimus, ad coëfficientes potestatum etc. in serie applicentur, statuere oportebit unde quinque assertiones in art. praec. propositae sponte demanant.

17.

Disquisitio itaque de indole summae seriei natura sua restringitur ad casum, quo est quantitas positiva, ubi illa summa semper exhibet quantitatem finitam. Praemittimus autem observationem sequentem. Si coëfficientes seriei etc. inde a certo termino ultra omnes limites decrescunt, productum

etc.

pro statuere oportet etiamsi summa ipsius seriei infinite magna evadat. Quoniam enim collectis duobus terminis summa fit collectis tribus collectis quatuor etc., limes summae in infinitum continuatae est Quoties itaque est quantitas positiva, statuere oportet pro unde per aequationem 15 art. 7 habebimus

sive
[37]

Quare quum perinde fiat

et sic porro, erit generaliter, denotante integrum positivum quemcunque
aequalis producto ex

in
in
diviso per productum
ex
in

18.

Introducamus abhinc sequentem notationem:

[38]

ubi natura sua subintelligitur designare integrum positivum, qua restrictione exhibet functionem duarum quantitatum prorsus determinatam. Hoc modo facile intelligetur, theorema in fine art. praec. propositum ita exhiberi posse

[39]

19.

Operae pretium erit, indolem functionis accuratius perpendere. Quoties est integer negativus, functio manifesto valorem infinite magnum obtinet, simulac ipsi tribuitur valor satis magnus. Pro valoribus integris ipsius non negativis autem habemus

etc. sive generaliter

[40]
Generaliter autem pro quovis valore ipsius habemus
[41]
[42]

adeoque, quum

[43]

20.

Imprimis vero attentione dignus est limes, ad quem pro valore dato ipsius functio continuo converget, dum in infinitum crescit. Sit primo valor finitus ipsius maior quam patetque, si transire supponatur ex in logarithmum ipsius accipere incrementum, quod per seriem convergentem sequentem exprimatur

Si itaque e valore transit in logarithmus ipsius accipiet incrementum

quod semper finitum manere, etiamsi in infinitum crescat, facile demonstrari potest. Quare nisi iam in factor infinitus affuerit, i. e nisi sit numerus integer negativus, limes ipsius pro certo erit quantitas finita. Manifesto itaque tantummodo a pendet, sive functionem ipsius ex asse determinatam exhibet, quae abhinc simpliciter per denotabitur. Definimus itaque functionem per valorem producti

pro aut si mavis per limitem producti infiniti


21.

Ex aequatione 41 statim sequitur aequatio fundamentalis

[44]

unde generaliter, designante integrum positivum quemcunque

[45]

Pro valore integro negativo ipsius erit valor functionis infinite magnus; pro valoribus integris non negativis habemus

atque generaliter

[46]

Sed male haec proprietas functionis nostrae tamquam ipsius definitio venditaretur, quippe quae natura sua ad valores integros restringitur, et praeter functionem nostram infinitis aliis (e.g. etc., denotante semiperipheriam circuli, cuius radius ) communis est.

22.

Functio etiamsi generalior videatur quam tamen abhinc nobis superflua erit, quum facile ad posteriorem reducatur. Colligitur enim e combinatione aequationum 38, 45, 46.

[47]

Ceterum nexus harum functionum cum is, quas clar. Kramp facultates numericas nominavit, per se obvius est. Scilicet facultas numerica, quam hic auctor per designat, in signis nostris est

Sed consultius videtur, functionem unius variabilis in analysin introducere, quam functionem trium variabilium, praesertim quum hanc ad illam reducere liceat.

23.

Continuitas functionis interrumpitur, quoties ipsius valor fit infinite magnus, i.e. pro valoribus integris negativis ipsius Erit itaque illa positiva a usque ad et quum pro utroque limite obtineat valorem infinite magnum, inter ipsos dabitur valor minimus, quem esse atque respondere valori invenimus. Inter limites et valor functionis fit negativus, inter atque iterum positivus et sic porro, uti ex aequ. 44 sponte sequitur. Porro patet, si omnes valores functionis inter limites arbitrarios unitate differentes e.g. a usque ad pro notis habere liceat, valorem functionis pro quovis alio valore reali ipsius adiumento aequationis 45 facile inde deduci posse. Ad hunc finem construximus tabulam, ad calcem huius sectionis annexam, quae ad figuras viginti exhibet logarithmos briggicos functionis pro usque ad per singulas partes centesimas summa cura computatos, ubi tamen monendum, figuram ultimam vigesimam interdum una duabusve unitatibus erroneam esse posse.

24.

Quum limes functionis crescente in infinitum, manifesto sit unitas, aequatio 39 transit in hanc

[48]

quae formula exhibet solutionem completam quaestionis, quae obiectum huius sectionis constituit. Sponte hinc sequuntur aequationes elegantes:

[49]
[50]
[51]

in quarum prima in secunda in tertia debet esse quantitas positiva.

25.

Applicemus formulam 48 ad quasdam ex aequationibus art. 5. Formula XIII, statuendo fit sive aequivalet aequationi notae

etc.

Quare quum per formulam 48 habeatur atque sit fit sive

[52]
[53]

Formula XVI art. 5, quae aequivalet aequationi notae

etc.

atque generaliter pro quovis valore ipsius locum habet, si modo limites et non transgrediatur, dat pro

unde deducitur formula elegans

sive statuendo
[54]
[55]

nec non scribendo pro

[56]

E combinatione formulae 54 cum definitione functionis sequitur, esse limitem producti infiniti

crescente in infinitum, adeoque

etc. in inf.

similique modo ex 56 deducitur

etc. in inf.

formulae notissimae, quae ab analystis per methodos prorsus diversas erui solent.

26.

Designante numerum integrum, valor expressionis

rite collectus invenitur

adeoque a est independens, sive idem manebit, quicunque valor ipsi tribuatur. Exhiberi poterit itaque, quoniam per productum

Crescente igitur in infinitum, nanciscimur

Productum ad dextram, in se ipsum ordine factorum inverso multiplicatum, producit, per form. 55,

Unde habemus theorema elegans

[57]

27.

Integrale ita acceptum, ut evanescat pro exprimitur per seriem sequentem, siquidem sunt quantitates positivae:

Hinc ipsius valor pro erit

Ex hoc theoremate omnes relationes, quas ill. Euler olim multo labore evolvit, sponte demanant. Ita e.g. statuendo

erit adeoque Simul hinc sequitur, quoniam

Valor numericus ipsius computante Stirling, habetur valor ipsius secundum eundem auctorem, ex nostro calculo, artificio peculiari innixo,

Generaliter facile ostendi potest, valorem functionis si sit quantitas rationalis denotantibus integros, ex valoribus determinatis talium integralium pro deduci posse, et quidem permultis modis diversis. Accipiendo enim pro numerum integrum atque pro fractionem, cuius denominator valor illius integralis semper reducitur ad tres ubi est fractio cum denominatore quodvis vero huiusmodi vel ad vel ad vel ad etc. vel ad reduci potest per formulam 45, siquidem revera est fractio; si enim est integer, per se constat. Ex illis vero integralium valoribus, generaliter loquendo, quodvis si per eliminationem erui potest.[1] Quin adeo semissis talium integralium sufficiet, si formulam 54 simul in auxilium vocamus. Ita e.g. statuendo

erit

Hinc propter habemus

Formulae 54, 55 adhuc suppeditant

ita ut duo integralia vel et sufficiant, ad omnes valores etc. computandos.

28.

Statuendo atque erit valor integralis ab usque ad sive valor integralis inter eosdem limites (form. 47), siquidem denotet integrum. Iam crescente in infinitum, limes ipsius erit limes ipsius autem denotante basin logarithmorum hyperbolicorum. Quamobrem si est positiva, sive exprimet integrale ab usque ad sive scribendo pro est valor integralis ab usque ad si est quantitas positiva.

Generalius statuendo transit in quod itaque inter limites atque sumtum exprimetur per sive

Valor integralis a usque ad fit si modo atque sunt quantitates positivae (si utraque est negativa, integrale per exprimetur). Ita e.g. pro valor integralis invenitur

29.

Ill. Euler pro summa logarithmorum

etc.

eruit seriem

etc.

ubi etc. sunt numeri Bernoulliani. Per hanc itaque seriem exprimitur etiamsi enim primo aspectu haec conclusio ad valores integros restricta videatur, tamen rem propius contemplando invenietur, evolutionem ab Eulero adhibitam (Instit. Calc. Diff. Cap. vi. 159) saltem ad valores positivos fractos eodem iure applicari posse, quo ad integros: supponit enim tantummodo, functionem ipsius in seriem evolvendam, esse talem, ut ipsius diminutio, si transeat in exhiberi possit per theorema Taylori, simulque ut eadem diminutio sit Conditio prior innititur continuitati functionis, adeoque locum non habet pro valoribus negativis ipsius ad quos proin seriem illam extendere non licet: conditio posterior autem functioni generaliter competit sine restrictione ad valores integros ipsius Statuemus itaque

[58] etc.

Quum hinc quoque habeatur

etc.

atque per formulam 57, statuendo

fit

[59] etc.
Hae duae series pro valoribus magnis ipsius ab initio satis promte convergunt, ita ut summam approximatam commode satisque exacte colligere liceat: attamen probe notandum est, pro quovis valore dato ipsius quantumvis magno, praecisionem limitatam tantummodo obtineri posse, quum numeri Bernoulliani seriem hypergeometricam constituant, adeoque series illae, si modo satis longe extendantur, certo e convergentibus divergentes evadant. Ceterum negari nequit, theoriam talium serierum divergentium adhuc quibusdam difficultatibus premi, de quibus forsan alia occasione pluribus commentabimur.
30.

E formula 38 sequitur

unde sumtis logarithmis, in series infinitas evolutis, prodit

[60]

Series, hic in multiplicata, quae, si magis placet, ita etiam exhiberi potest,

e terminorum multitudine finita constat, crescente autem in infinitum, ad limitem certum converget, qui novam functionum transscendentium speciem nobis sistit, in posterum per denotandam.

Designando porro summas serierum sequentium, in infinitum extensarum,

resp. per etc. (pro quibus signa functionalia introducere minus necessarium videtur), habebimus

[61]

Manifesto functio erit functio derivata prima functionis adeoque

[62]

Perinde erit etc.

31.

Functio aeque fere memorabilis est atque functio quapropter insigniores relationes ad illam spectantes hic colligemus. E differentiatione aequationis 44 fit

[63]

unde

[64] etc.

Huius adiumento a valoribus minoribus ipsius ad maiores progredi, vel a maioribus ad minores regredi licet: pro valoribus maioribus positivis ipsius functionis valores numerici satis commode per formulas sequentes e differentiatione aequationum 58, 59 oriundas computantur, de quibus tamen eadem sunt tenenda, quae in art. 29 circa formulas 58 et 59 monuimus:

[65] etc.
[66] etc.

Ita pro computavimus

unde regredimur ad

[2]

Pro valore integro positivo ipsius fit generaliter

[67] etc.

Pro valore integro negativo autem manifesto fit quantitas infinite magna.

32.

Formula 55 nobis suppeditat unde fit per differentiationem

[68]

Et quum e definitione functionis generaliter habeatur

[69] etc.

oritur series nota

etc.

Simili modo e differentiatione formulae 57 prodit

[70] etc.

adeoque statuendo

[71] etc.

Ita e.g. habetur

unde porro


33.

Sicuti in art. praec. ad et logarithmum reduximus, ita generaliter designantibus integros, quorum minor ad et logarithmos reducemus. Statuamus sitque alicui angulorum aequalis; unde etc., etc., etc., nec non etc. Habemus itaque

etc.
etc.

etc.
etc. usque ad


etc.

etc.

atque per summationem

etc.

etc. in infin.

Sed habetur generaliter, pro valore ipsius unitate non maiori,

quae quidem series facile sequitur ex evolutione denotante quantitatem Hinc fit aequatio praecedens

[72]

Statuatur in hac aequatione deinceps etc. usque ad multiplicentur singulae hae aequationes ordine suo per etc. usque ad productorumque aggregato adiiciatur aequatio 71

Quodsi iam perpenditur, esse

denotante aliquem numerorum exceptis his duobus atque pro quibus summa illa fit patebit, ex summatione illarum aequationum prodire, post divisionem per

[73]


Manifesto terminus ultimus huius aequationis fit penultimus etc., ita ut bini termini semper sint aequales, excepto, si est par, termino singulari qui fit pro pari, vel pro impari. Combinando iam cum aequatione 73 hanc

habemus, pro valore impari ipsius siquidem est integer positivus minor quam

[74]

Pro valore pari ipsius autem

[75]

ubi signum superius valet pro pari, inferius pro impari. Ita e.g. invenitur

Ceterum combinatis his aequationibus cum aequatione 64 sponte patet, generaliter pro quovis valore rationali ipsius positivo seu negativo per atque logarithmos determinari posse, quod theorema sane maxime est memorabile.

34.

Quum, per art. 28, sit valor integralis ab usque ad siquidem est quantitas positiva, fit differentiando secundum

sive

[76] ab usque ad
Generalius statuendo valor integralis a usque ad fit

siquidem simul atque sunt quantitates positivae, vel aequalis eidem quantitati cum signo opposito, si utraque est negativa.

35.

At non solum productum verum etiam ipsa functio per integrale determinatum exhiberi potest. Designante integrum positivum, patet valorem integralis ab usque ad esse

Porro quum valor integralis generaliter sit Const. idem inter limites atque erit unde patet, valorem integralis inter eosdem limites esse

quam expressionem denotabimus per Discerpamus integrale in duas partes

Pars prima statuendo mutatur in

unde sponte patet, illius valorem ab usque ad aequalem esse valori integralis

inter eosdem limites, quum manifesto literam sub hac restrictione in mutare liceat. Hinc fit integrale inter eosdem limites

Hoc vero integrale, statuendo transit in

quod itaque inter limites atque sumtum aequale est ipsi Sed crescente in infinitum, limes ipsius est limes ipsius est limes ipsius vero est sive Quare habemus

[77]

a usque ad

36.
Integralia determinata, per quae supra expressae sunt functiones restringere oportuit ad valores ipsius tales, ut evadat quantitas positiva: haec restrictio ex ipsa deductione demanavit, reveraque facile perspicitur, pro aliis valoribus ipsius illa integralia semper fieri infinita, etiamsi functiones finitae manere possint. Veritati formula 77 certo eadem conditio subesse debet, ut sit quantitas positiva (alioquin enim integrale certo infinitum evadit, etiamsi functio maneat finita): sed deductio formulae primo aspectu generalis nullique restrictioni obnoxia esse videtur. Sed propius attendenti facile patebit, ipsi analysi, per quam formula eruta est, hanc restrictionem iam inesse. Scilicet tacite supposuimus, integrale cui aequale substituimus, habere valorem finitum, quae conditio requirit, ut sit quantitas positiva. Ex analysi nostra quidem sequitur, haec duo integralia semper esse aequalia, si hoc extendatur ab usque ad illud ab usque ad quantumvis parva sit quantitas modo non sit sed hoc non obstante in casu eo, ubi non est quantitas positiva, duo integralia ab usque ad eundem terminum extensa neutiquam ad aequalitatem convergunt, sed potius tunc ipsorum differentia, decrescente in infinitum, in infinitum crescet. Hocce exemplum monstrat, quanta circumspicientia opus sit in tractandis quantitatibus infinitis, quae in ratiociniis analyticis nostro iudicio eatenus tantum sunt admittendae, quatenus ad theoriam limitum reduci possunt.
37.

Statuendo in formula 77, patet, illam etiam ita exhiberi posse

ab usque ad i.e.
[78] ab usque ad

(Perinde valor ipsius in art. 28 allatus, mutatur statuendo in sequentem

a usque ad )

Porro patet e formula 77, esse

[79] a usque ad

ubi praeter etiam debet esse quantitas positiva.

Statuendo in eadem formula 77, designante quantitatem positivam, fit

ab usque ad

et quum perinde statui possit, pro valore positivo ipsius

patet, fieri

sive

integralibus semper ab usque ad extensis. Sed ponendo integrale posterius indefinite assignari potest; est scilicet si evanescere debet pro quare quum pro statuere oporteat erit integrale ab usque ad quod theorema olim ab ill. Euler per alias methodos erutum est.





  1. Haec eliminatio, si pro quantitatibus ipsis logarithmos introducimus, aequationibus tantammodo linearibus applicanda erit.
  2. Quum hic valor inde a figura vigesima discrepet ab eo quem computavit clar. Mascheroni in Adnotat. ad Euleri Calculum Integr., adhortatus sum Fridericum Bernhardum Gothofredum Nicolai, iuvenem in calculo indefessum, at computum illum repeteret ulteriusque extenderet. Invenit itaque per calculum duplicem, scilicet descendens tum a tum a
    Eidem calculatori exercitatissimo etiam debetur tabulae ad finem huius Sectionis annexae pars altera, exhibens valores functionis ad 18 figuras (quarum ultima haud certa), pro omnibus valoribus ipsius a usque ad per singulas partes centesimas. Ceterum methodi, per quas utraque tabula constructa est, innituntur partim theorematibus quae hic traduntur, partim calculi artificiis singularibus, quae alia occasione proferemus.