रीमैन श्रृंखला प्रमेय

गणित में, रीमैन श्रृंखला प्रमेय, जिसे रीमैन पुनर्व्यवस्था प्रमेय भी कहा जाता है, जिसका नाम 19वीं सदी के जर्मन गणितज्ञ बर्नहार्ड रीमैन के नाम पर रखा गया है, कहना है कि यदि वास्तविक संख्याओं की एक अनंत श्रृंखला सशर्त रूप से अभिसरण है, तो इसकी परिस्थितियों को क्रमपरिवर्तन में व्यवस्थित किया जा सकता है ताकि नई श्रृंखला एक मनमानी वास्तविक संख्या, या अपसारी श्रृंखला में अभिसरण हो जाती है। इसका तात्पर्य यह है कि वास्तविक संख्याओं की एक श्रृंखला पूर्ण अभिसरण है यदि और केवल तभी जब यह बिना शर्त अभिसरण है।

एक उदाहरण के रूप में, श्रृंखला 1 - 1 + 1/2 - 1/2 + 1/3 - 1/3 + ⋯ 0 में अभिसरण होता है (पर्याप्त रूप से बड़ी संख्या में पदों के लिए, आंशिक योग मनमाने ढंग से 0 के निकट हो जाता है); लेकिन सभी पदों को उनके पूर्ण मूल्यों के साथ प्रतिस्थापित करने से 1 + 1 + 1/2 + 1/2 + 1/3 + 1/3 + ⋯ प्राप्त होता है, जिसका योग अनंत होता है। इस प्रकार मूल श्रृंखला सशर्त रूप से अभिसरण है, और इसे पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है (पहले दो सकारात्मक पदों के बाद पहला नकारात्मक पद, उसके बाद अगले दो सकारात्मक पद और फिर अगला नकारात्मक पद, आदि) एक श्रृंखला देने के लिए जो एक अलग योग में अभिसरण करती : 1 + 1/2 - 1 + 1/3 + 1/4 - 1/2 + ⋯ = प्राकृतिक लघुगणक 2। इस प्रक्रिया का उपयोग p सकारात्मक के साथ करने के बाद q नकारात्मक का उपयोग करने से एलएन (पी / क्यू) का योग मिलता है। अन्य पुनर्व्यवस्थाएँ अन्य सीमित राशियाँ देती हैं या किसी राशि में अभिसरण नहीं होती हैं।

इतिहास

यह एक मूल परिणाम है कि परिमित रूप से कई संख्याओं का योग उस क्रम पर निर्भर नहीं करता है जिसमें उन्हें जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, 2 + 3 + 7 = 7 + 2 + 3। यह अवलोकन कि संख्याओं के अनंत अनुक्रम का योग सारांश के क्रम पर निर्भर हो सकता है, इसका श्रेय आमतौर पर 1833 में ऑगस्टिन-लुई कॉची को जिम्मेदार ठहराया जाता है। उन्होंने वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला (गणित) का विश्लेषण किया, जिसमें दिखाया गया कि इसके सारांशों की कुछ पुनर्व्यवस्थाओं के परिणामस्वरूप अलग-अलग सीमाएँ होती हैं। लगभग उसी समय, पीटर गुस्ताव लेज्यून डिरिचलेट ने इस बात पर प्रकाश डाला कि ऐसी घटनाओं को पूर्ण अभिसरण के संदर्भ में निरस्त कर दिया गया है, और कुछ अन्य श्रृंखलाओं के लिए कॉची की घटनाओं के और उदाहरण दिए जो पूरी तरह से अभिसरण होने में विफल रहते हैं।

फूरियर श्रृंखला और रीमैन एकीकरण के सिद्धांत के अपने विश्लेषण के दौरान, बर्नहार्ड रीमैन ने पुनर्व्यवस्था घटना का पूरा विवरण दिया। उन्होंने प्रमाणित किया कि एक अभिसरण श्रृंखला के विषय में जो पूरी तरह से अभिसरण नहीं करती है (सशर्त अभिसरण के रूप में जाना जाता है), पुनर्व्यवस्था पाई जा सकती है ताकि नई श्रृंखला किसी भी मनमाने ढंग से निर्धारित वास्तविक संख्या में अभिसरण हो जाए। रीमैन के प्रमेय को अब गणितीय विश्लेषण के क्षेत्र का एक मूल भाग माना जाता है।

किसी भी श्रृंखला के लिए, कोई सभी संभावित समरूपी के सेट पर विचार कर सकता है, जो योगों के सभी संभावित पुनर्व्यवस्था के अनुरूप है।। रीमैन के प्रमेय को यह कहते हुए तैयार किया जा सकता है कि, वास्तविक संख्याओं की श्रृंखला के लिए, यह सेट या तो खाली है, एक एकल बिंदु (पूर्ण अभिसरण के विषय में), या संपूर्ण वास्तविक संख्या रेखा (सशर्त अभिसरण के विषय में)। इस सूत्रीकरण में, रीमैन के प्रमेय को पॉल लेवी (गणितज्ञ)|पॉल लेवी और अर्नेस्ट स्टीनिट्ज़ द्वारा श्रृंखला तक विस्तारित किया गया था, जिनके सारांश जटिल संख्याएं हैं या, और भी अधिक सामान्यतः, एक परिमित-आयामी वास्तविक वेक्टर स्थान के तत्व हैं। उन्होंने सिद्ध किया कि संभावित योगों का समुच्चय एक वास्तविक एफ़िन उपस्थान बनाता है। अनंत-आयामी स्थानों में श्रृंखला के लिए लेवी-स्टीनित्ज़ प्रमेय के विस्तार पर कई लेखकों द्वारा विचार किया गया है।

परिभाषाएँ

एक श्रृंखला ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}}$ यदि कोई मान मौजूद है तो अभिसरण श्रृंखला $\ell$ इस प्रकार कि आंशिक योगों का क्रम

$(S_{1},S_{2},S_{3},\ldots ),\quad S_{n}=\sum _{k=1}^{n}a_{k},$

में एकत्रित हो जाता है $\ell$. अर्थात्, किसी भी ε > 0 के लिए, एक पूर्णांक N मौजूद है जैसे कि यदि n ≥ N, तो

$\left\vert S_{n}-\ell \right\vert \leq \varepsilon .$

एक श्रृंखला सशर्त अभिसरण यदि श्रृंखला ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}}$ अभिसरण लेकिन श्रृंखला ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }\left\vert a_{n}\right\vert }$ विचलन

क्रमपरिवर्तन केवल धनात्मक पूर्णांकों के समुच्चय (गणित) से स्वयं पर एक आक्षेप है। इसका मतलब यह है कि अगर $\sigma$ किसी भी धनात्मक पूर्णांक के लिए एक क्रमपरिवर्तन है $b,$ वहाँ बिल्कुल एक धनात्मक पूर्णांक मौजूद है $a$ ऐसा है कि $\sigma (a)=b.$ विशेषकर, यदि $x\neq y$, तब $\sigma (x)\neq \sigma (y)$.

प्रमेय का कथन

लगता है कि $(a_{1},a_{2},a_{3},\ldots )$ वास्तविक संख्याओं का एक क्रम है, और वह ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}}$ सशर्त रूप से अभिसरण है। होने देना $M$ एक वास्तविक संख्या हो. फिर एक क्रमपरिवर्तन मौजूद है $\sigma$ ऐसा है कि

$\sum _{n=1}^{\infty }a_{\sigma (n)}=M.$

वहाँ भी एक क्रमपरिवर्तन मौजूद है $\sigma$ ऐसा है कि

$\sum _{n=1}^{\infty }a_{\sigma (n)}=\infty .$

योग को अलग करने के लिए पुनर्व्यवस्थित भी किया जा सकता है $-\infty$ या किसी सीमा, सीमित या अनंत तक पहुंचने में असफल होना।

वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला

योग बदलना

प्रत्यावर्ती हार्मोनिक श्रृंखला सशर्त रूप से अभिसरण श्रृंखला का एक उत्कृष्ट उदाहरण है:

$$\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {(-1)^{n+1}}{n}}$$

अभिसारी है, जबकि

$$\sum _{n=1}^{\infty }\left|{\frac {(-1)^{n+1}}{n}}\right|=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{n}}$$

साधारण हार्मोनिक श्रृंखला (गणित) है, जो विचलन करती है। हालाँकि मानक प्रस्तुति में वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला अभिसरण होती है ln(2), इसके पदों को किसी भी संख्या में अभिसरण करने या यहां तक ​​कि विचलन करने के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। इसका एक उदाहरण इस प्रकार है. सामान्य क्रम में लिखी गई श्रृंखला से आरंभ करें,

$1-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{3}}-{\frac {1}{4}}+\cdots$

और परिस्थितियों को पुनर्व्यवस्थित करें:

$1-{\frac {1}{2}}-{\frac {1}{4}}+{\frac {1}{3}}-{\frac {1}{6}}-{\frac {1}{8}}+{\frac {1}{5}}-{\frac {1}{10}}-{\frac {1}{12}}+\cdots$

जहां पैटर्न है: पहले दो पद 1 और −1/2 हैं, जिनका योग 1/2 है। अगला पद −1/4 है। अगले दो पद 1/3 और −1/6 हैं, जिनका योग 1/6 है। अगला पद -1/8 है। अगले दो पद 1/5 और −1/10 हैं, जिनका योग 1/10 है। सामान्य तौर पर, योग तीन के ब्लॉक से बना होता है:

${\frac {1}{2k-1}}-{\frac {1}{2(2k-1)}}-{\frac {1}{4k}},\quad k=1,2,\dots .$

यह वास्तव में प्रत्यावर्ती हार्मोनिक श्रृंखला की पुनर्व्यवस्था है: प्रत्येक विषम पूर्णांक एक बार सकारात्मक रूप से आता है, और सम पूर्णांक प्रत्येक एक बार, नकारात्मक रूप से आते हैं (उनमें से आधे 4 के गुणज के रूप में, अन्य आधे दोगुने विषम पूर्णांक के रूप में)। तब से

${\frac {1}{2k-1}}-{\frac {1}{2(2k-1)}}={\frac {1}{2(2k-1)}},$

यह शृंखला वास्तव में लिखी जा सकती है:

${\begin{aligned}&{\frac {1}{2}}-{\frac {1}{4}}+{\frac {1}{6}}-{\frac {1}{8}}+{\frac {1}{10}}+\cdots +{\frac {1}{2(2k-1)}}-{\frac {1}{2(2k)}}+\cdots \\={}&{\frac {1}{2}}\left(1-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{3}}-\cdots \right)={\frac {1}{2}}\ln(2)\end{aligned}}$

जो सामान्य राशि का आधा है.

मनमाना योग प्राप्त करना

पिछले अनुभाग के परिणाम को पुनर्प्राप्त करने और सामान्यीकृत करने का एक प्रभावी तरीका इस तथ्य का उपयोग करना है

$1+{1 \over 2}+{1 \over 3}+\cdots +{1 \over n}=\gamma +\ln n+o(1),$

जहां γ यूलर-माशेरोनी स्थिरांक है, और जहां बिग ओ नोटेशन|नोटेशन ओ(1) एक मात्रा को दर्शाता है जो वर्तमान चर पर निर्भर करता है (यहां, चर एन है) इस तरह से कि यह मात्रा 0 हो जाती है जब परिवर्तनशील अनन्त की ओर प्रवृत्त होता है।

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि q सम पदों का योग संतुष्ट करता है

${1 \over 2}+{1 \over 4}+{1 \over 6}+\cdots +{1 \over 2q}={1 \over 2}\,\gamma +{1 \over 2}\ln q+o(1),$

और अंतर लेने पर, कोई देखता है कि p विषम पदों का योग संतुष्ट करता है

${1}+{1 \over 3}+{1 \over 5}+\cdots +{1 \over 2p-1}={1 \over 2}\,\gamma +{1 \over 2}\ln p+\ln 2+o(1).$

मान लीजिए कि दो सकारात्मक पूर्णांक ए और बी दिए गए हैं, और वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला की पुनर्व्यवस्था, क्रम में, वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला से सकारात्मक शब्दों को लेने के बाद, बी नकारात्मक शब्दों के बाद, और इस पैटर्न को अनंत पर दोहराते हुए बनाई गई है ( प्रत्यावर्ती श्रृंखला स्वयं से मेल खाती है a = b = 1, पिछले अनुभाग में उदाहरण a = 1, b = 2 से मेल खाता है):

${1}+{1 \over 3}+\cdots +{1 \over 2a-1}-{1 \over 2}-{1 \over 4}-\cdots -{1 \over 2b}+{1 \over 2a+1}+\cdots +{1 \over 4a-1}-{1 \over 2b+2}-\cdots$

फिर इस पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला के क्रम का आंशिक योग (a+b)n शामिल है p = an सकारात्मक विषम पद और q = bn अत: ऋणात्मक सम पद

$S_{(a+b)n}={1 \over 2}\ln p+\ln 2-{1 \over 2}\ln q+o(1)={1 \over 2}\ln \left({\frac {a}{b}}\right)+\ln 2+o(1).$

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि इस पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला का योग है

${1 \over 2}\ln \left({\frac {a}{b}}\right)+\ln 2=\ln \left(2{\sqrt {\frac {a}{b}}}\right).$

अब मान लीजिए कि, अधिक सामान्यतः, प्रत्यावर्ती हार्मोनिक श्रृंखला की एक पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला इस तरह से व्यवस्थित की जाती है कि अनुपात p_n/q_n क्रम n के आंशिक योग में सकारात्मक और नकारात्मक शब्दों की संख्या के बीच एक सकारात्मक सीमा r की ओर रुझान होता है। तब ऐसी पुनर्व्यवस्था का योग बनेगा

$\ln \left(2{\sqrt {r}}\right),$

और यह बताता है कि किसी भी वास्तविक संख्या x को वैकल्पिक हार्मोनिक श्रृंखला की पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला के योग के रूप में प्राप्त किया जा सकता है: यह एक पुनर्व्यवस्था बनाने के लिए पर्याप्त है जिसके लिए सीमा r बराबर है to e^2x/ 4.

प्रमाण

===एक पुनर्व्यवस्था का अस्तित्व जो किसी भी सकारात्मक वास्तविक एम === का योग है प्रमेय और उसके प्रमाण के बारे में रीमैन का विवरण पूरा पढ़ें:

... infinite series fall into two distinct classes, depending on whether or not they remain convergent when all the terms are made positive. In the first class the terms can be arbitrarily rearranged; in the second, on the other hand, the value is dependent on the ordering of the terms. Indeed, if we denote the positive terms of a series in the second class by a₁, a₂, a₃, ... and the negative terms by −b₁, −b₂, −b₃, ... then it is clear that Σa as well as Σb must be infinite. For if they were both finite, the series would still be convergent after making all the signs the same. If only one were infinite, then the series would diverge. Clearly now an arbitrarily given value C can be obtained by a suitable reordering of the terms. We take alternately the positive terms of the series until the sum is greater than C, and then the negative terms until the sum is less than C. The deviation from C never amounts to more than the size of the term at the last place the signs were switched. Now, since the number a as well as the numbers b become infinitely small with increasing index, so also are the deviations from C. If we proceed sufficiently far in the series, the deviation becomes arbitrarily small, that is, the series converges to C.

इसे इस प्रकार अधिक विवरण दिया जा सकता है। याद रखें कि वास्तविक पदों की सशर्त रूप से अभिसरण श्रृंखला में अनंत रूप से कई नकारात्मक पद और अनंत रूप से कई सकारात्मक पद होते हैं। सबसे पहले, दो मात्राएँ परिभाषित करें, $a_{n}^{+}$ और $a_{n}^{-}$ द्वारा:

$a_{n}^{+}={\begin{cases}a_{n}&{\text{if }}a_{n}\geq 0\\0&{\text{if }}a_{n}<0,\end{cases}}\qquad a_{n}^{-}={\begin{cases}0&{\text{if }}a_{n}\geq 0\\a_{n}&{\text{if }}a_{n}<0.\end{cases}}$

यानि कि सीरीज ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}^{+}}$ सभी शामिल हैं ए_n सकारात्मक, सभी नकारात्मक शब्दों को शून्य और श्रृंखला से प्रतिस्थापित किया गया ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}^{-}}$ सभी शामिल हैं ए_n नकारात्मक, सभी सकारात्मक शब्दों के स्थान पर शून्य। तब से ${\textstyle \sum _{n=1}^{\infty }a_{n}}$ सशर्त रूप से अभिसरण है, 'सकारात्मक' और 'नकारात्मक' श्रृंखला दोनों अलग-अलग हैं। होने देना M कोई भी वास्तविक संख्या हो. बस पर्याप्त सकारात्मक शर्तें लें $a_{n}^{+}$ ताकि उनका योग अधिक हो जाए M. यानी चलो p₁ ऐसा सबसे छोटा धनात्मक पूर्णांक हो

$M<\sum _{n=1}^{p_{1}}a_{n}^{+}.$

यह इसलिए संभव है क्योंकि इसका आंशिक योग है $a_{n}^{+}$ शृंखला की प्रवृत्ति होती है $+\infty$. अब चलो q₁ ऐसा सबसे छोटा धनात्मक पूर्णांक हो

$M>\sum _{n=1}^{p_{1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{1}}a_{n}^{-}.$

यह संख्या आंशिक योग के कारण मौजूद है $a_{n}^{-}$ प्रवृत्त $-\infty$. अब आगमनात्मक रूप से परिभाषित करना जारी रखें p₂ सबसे छोटे पूर्णांक से बड़ा है p₁ ऐसा है कि

$M<\sum _{n=1}^{p_{2}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{1}}a_{n}^{-},$

और इसी तरह। परिणाम को एक नए अनुक्रम के रूप में देखा जा सकता है

$a_{1}^{+},\ldots ,a_{p_{1}}^{+},a_{1}^{-},\ldots ,a_{q_{1}}^{-},a_{p_{1}+1}^{+},\ldots ,a_{p_{2}}^{+},a_{q_{1}+1}^{-},\ldots ,a_{q_{2}}^{-},a_{p_{2}+1}^{+},\ldots .$

इसके अलावा इस नए अनुक्रम के आंशिक योग भी मिलते हैं M. इसे इस बात से देखा जा सकता है कि किसी के लिए भी i,

$\sum _{n=1}^{p_{i+1}-1}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i}}a_{n}^{-}\leq M<\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i}}a_{n}^{-},$

पहली असमानता इस तथ्य के कारण बनी हुई है p_i+1 को इससे बड़ी सबसे छोटी संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है p_i जो दूसरी असमानता को सत्य बनाता है; परिणामस्वरूप, यह ऐसा मानता है

$0<\left(\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i}}a_{n}^{-}\right)-M\leq a_{p_{i+1}}^{+}.$

चूँकि सशर्त अभिसरण की धारणा के कारण दाहिनी ओर शून्य में अभिसरण हो जाता है, इससे पता चलता है कि (p_i+1 + q_i)'नए अनुक्रम का वां आंशिक योग अभिसरित होता है M जैसा i बढ़ती है। इसी प्रकार, (p_i+1 + q_i+1)'वाँ आंशिक योग भी एकत्रित होता है M. के बाद से (p_i+1 + q_i + 1)'वां, (p_i+1 + q_i + 2)'वां, ... (p_i+1 + q_i+1 − 1)'वें आंशिक योग के बीच मूल्यांकित किया जाता है (p_i+1 + q_i)'वें और (p_i+1 + q_i+1)'वां आंशिक योग, यह इस प्रकार है कि आंशिक योगों का पूरा क्रम अभिसरित होता है M.

मूल अनुक्रम में प्रत्येक प्रविष्टि a_n इस नए अनुक्रम में प्रकट होता है जिसका आंशिक योग अभिसरण होता है M. मूल अनुक्रम की वे प्रविष्टियाँ जो शून्य हैं, नए अनुक्रम में दो बार दिखाई देंगी (एक बार 'सकारात्मक' अनुक्रम में और एक बार 'नकारात्मक' अनुक्रम में), और हर सेकंड ऐसी उपस्थिति को हटाया जा सकता है, जो सारांश को प्रभावित नहीं करता है फिर भी। इस प्रकार नया अनुक्रम मूल अनुक्रम का क्रमपरिवर्तन है।

एक पुनर्व्यवस्था का अस्तित्व जो अनंत तक विचरण करता है

होने देना ${\textstyle \sum _{i=1}^{\infty }a_{i}}$ एक सशर्त रूप से अभिसरण श्रृंखला बनें। निम्नलिखित इस बात का प्रमाण है कि इस श्रृंखला की पुनर्व्यवस्था मौजूद है जो कि होती है $\infty$ (यह दिखाने के लिए एक समान तर्क का उपयोग किया जा सकता है $-\infty$ भी प्राप्त किया जा सकता है)।

रीमैन के मूल सूत्रीकरण के उपरोक्त प्रमाण को केवल संशोधित करने की आवश्यकता है p_i+1 को इससे बड़े सबसे छोटे पूर्णांक के रूप में चुना गया है p_i ऐसा है कि

$i+1<\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i}}a_{n}^{-},$

और साथ q_i+1 से बड़े सबसे छोटे पूर्णांक के रूप में चुना गया q_i ऐसा है कि

$i+1>\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i+1}}a_{n}^{-}.$

का चुनाव i+1 बाईं ओर का कोई महत्व नहीं है, क्योंकि इसे अनंत तक बढ़ते हुए किसी भी क्रम से बदला जा सकता है। तब से $a_{n}^{-}$ के रूप में शून्य में अभिसरण हो जाता है n पर्याप्त रूप से बड़े के लिए बढ़ता है i वहाँ है

$\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i+1}}a_{n}^{-}>i,$

और यह साबित करता है (जैसा कि उपरोक्त अभिसरण के विश्लेषण के साथ) कि नए अनुक्रम के आंशिक योगों का क्रम अनंत तक भिन्न होता है।

एक पुनर्व्यवस्था का अस्तित्व जो किसी भी सीमा, परिमित या अनंत तक पहुंचने में विफल रहता है

उपरोक्त प्रमाण को केवल इसलिए संशोधित करने की आवश्यकता है p_i+1 को इससे बड़े सबसे छोटे पूर्णांक के रूप में चुना गया है p_i ऐसा है कि

$1<\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i}}a_{n}^{-},$

और साथ q_i+1 से बड़े सबसे छोटे पूर्णांक के रूप में चुना गया q_i ऐसा है कि

$-1>\sum _{n=1}^{p_{i+1}}a_{n}^{+}+\sum _{n=1}^{q_{i+1}}a_{n}^{-}.$

इससे सीधे तौर पर पता चलता है कि आंशिक योगों के अनुक्रम में अनंत रूप से कई प्रविष्टियाँ हैं जो 1 से बड़ी हैं, और अनंत रूप से कई प्रविष्टियाँ हैं जो 1 से कम हैं −1, ताकि आंशिक योगों का क्रम अभिसरित न हो सके।

सामान्यीकरण

सिएरपिंस्की प्रमेय

एक अनंत श्रृंखला दी गई है $a=(a_{1},a_{2},...)$, हम निश्चित बिंदुओं के एक सेट पर विचार कर सकते हैं $I\subset \mathbb {N}$, और उन वास्तविक संख्याओं का अध्ययन करें जिन्हें श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है यदि हमें केवल सूचकांकों को क्रमबद्ध करने की अनुमति है $I$. यानी हमने जाने दिया

$$S(a,I)=\left\{\sum _{n\in \mathbb {N} }a_{\pi (n)}:\pi {\text{ is a permutation on }}\mathbb {N} ,{\text{ such that }}\forall n\not \in I,\pi (n)=n,{\text{ and the summation converges.}}\right\}$$

इस अंकन के साथ, हमारे पास है:

• अगर $I\Delta I'$ तो फिर, परिमित है $S(a,I)=S(a,I')$. यहाँ $\Delta$ मतलब सममित अंतर.
• अगर $I\subset I'$ तब $S(a,I)\subset S(a,I')$.
• यदि श्रृंखला पूर्णतः अभिसारी योग है, तो $S(a,I)=\left\{\sum _{n\in \mathbb {N} }a_{n}\right\}$ किसी के लिए $I$.
• यदि श्रृंखला सशर्त रूप से अभिसरण योग है, तो रीमैन श्रृंखला प्रमेय द्वारा, $S(a,\mathbb {N} )=[-\infty ,+\infty ]$.

वाकलॉ सिएरपिंस्की|सिएरपिंस्की ने साबित किया कि केवल सकारात्मक शब्दों को पुनर्व्यवस्थित करने से कोई व्यक्ति मूल श्रृंखला के योग से कम या उसके बराबर किसी भी निर्धारित मूल्य में अभिसरण होने वाली श्रृंखला प्राप्त कर सकता है, लेकिन सामान्य तौर पर बड़े मूल्यों को प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यानी चलो $a$ तो, एक सशर्त रूप से अभिसरण योग हो $S(a,\{n\in \mathbb {N} :a_{n}>0\})$ रोकना $\left[-\infty ,\sum _{n\in \mathbb {N} }a_{n}\right]$, लेकिन इसकी कोई गारंटी नहीं है कि इसमें कोई अन्य नंबर भी शामिल है।

अधिक सामान्यतः, चलो $J$ का एक आदर्श (सेट सिद्धांत) बनें $\mathbb {N}$, तो हम परिभाषित कर सकते हैं $S(a,J)=\cup _{I\in J}S(a,I)$.

होने देना $J_{d}$ सभी प्राकृतिक घनत्व सेटों का सेट बनें $I\subset \mathbb {N}$, वह है, $\lim _{n\to \infty }{\frac {|[0,n]\cap I|}{n}}=0$. यह स्पष्ट है कि $J_{d}$ का एक आदर्श है $\mathbb {N}$.

(Władysław, 2007) —  If $a$ is a conditionally convergent sum, then $S(a,J_{d})=[-\infty ,-\infty ]$ (that is, it is sufficient to rearrange a set of indices of asymptotic density zero).

प्रमाण रेखाचित्र: दिया गया $a$, एक सशर्त रूप से अभिसरण योग, कुछ का निर्माण करें $I\in J_{d}$ ऐसा है कि $\sum _{n\in I}a_{n}$ और $\sum _{n\not \in I}a_{n}$ दोनों सशर्त रूप से अभिसरण हैं। फिर, पुनर्व्यवस्थित करना $\sum _{n\in I}a_{n}$ किसी भी संख्या में अभिसरण करने के लिए पर्याप्त है $[-\infty ,+\infty ]$.

फिलिपो और स्ज़ुका ने सिद्ध किया कि अन्य आदर्शों में भी यह गुण है।

स्टीनित्ज़ का प्रमेय

Main article: Lévy–Steinitz theorem

एक अभिसरण श्रृंखला दी गई है ${\textstyle \sum a_{n}}$जटिल संख्याओं की, सभी श्रृंखलाओं के लिए संभावित योगों के सेट पर विचार करते समय कई विषय सामने आ सकते हैं ${\textstyle \sum a_{\sigma (n)}}$ उस श्रृंखला के पदों को पुनर्व्यवस्थित (अनुक्रमित) करके प्राप्त किया गया:

• श्रृंखला ${\textstyle \sum a_{n}}$ बिना शर्त जुट सकते हैं; फिर, सभी पुनर्व्यवस्थित श्रृंखलाएं एकत्रित हो जाती हैं, और उनका योग समान होता है: पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला के योगों का सेट एक बिंदु तक कम हो जाता है;
• श्रृंखला ${\textstyle \sum a_{n}}$ बिना शर्त एकजुट होने में विफल हो सकता है; यदि S उन पुनर्व्यवस्थित श्रृंखलाओं के योगों के समुच्चय को दर्शाता है जो अभिसरण करते हैं, तो, या तो समुच्चय S जटिल तल 'C' में एक रेखा L है, जो कि फॉर्म का है
  $$L=\{a+tb:t\in \mathbb {R} \},\quad a,b\in \mathbb {C} ,\ b\neq 0,$$
  या समुच्चय S संपूर्ण जटिल तल 'C' है।

अधिक आम तौर पर, एक परिमित-आयामी वास्तविक सदिश स्थल ई में वैक्टर की एक अभिसरण श्रृंखला को देखते हुए, अभिसरण पुनर्व्यवस्थित श्रृंखला के योगों का सेट ई का एक एफ़िन स्थान है।

यह भी देखें

• Absolute convergence § Rearrangements and unconditional convergence

संदर्भ

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बाहरी संबंध

• Weisstein, Eric W. "Riemann Series Theorem". MathWorld. Retrieved February 1, 2023.