Постоянная Эйлера — Маскерони

Постоянная Э́йлера — Маскеро́ни или постоянная Эйлера — математическая константа, определяемая как предел разности между частичной суммой гармонического ряда и натуральным логарифмом числа:

$\gamma =\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }(\sum _{k=1}^n\frac{1}{k}-\ln n)=\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }(1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\dots +\frac{1}{n}-\ln n)$

Константа введена в 1735 году Леонардом Эйлером, он же предложил для неё обозначение Шаблон:Math, которое до сих пор иногда применяется. Итальянский математик Лоренцо Маскерони в 1790 году вычислил 32 знака константы. Карл Антон Бретшнайдер предложил современное обозначение $\gamma$ (греческая буква «гамма»).

Свойства

• Постоянная Эйлера может быть выражена как интеграл:

  $\gamma =-\underset{0}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}\frac{\ln x}{e^x}dx$

• ${\gamma }^2+\frac{{\pi }^2}{6}=\underset{0}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}{e}^{-x}{\ln }^{2}xdx.$

  $-\frac{1}{4}(\gamma +2\ln 2)\sqrt{\pi }=\underset{0}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}{e}^{-x^2}\ln xdx$

• Также она выражается через производную гамма-функции:

  $\gamma =-{\mathrm{\Gamma }}^{\text{'}}(1)=-\mathrm{\Psi }(1)$.

• До сих пор не выявлено, является ли это число рациональным. Однако теория цепных дробей показывает, что если постоянная Эйлера — Маскерони — рациональная дробь, то её знаменатель должен быть больше $10^{242080}$.
• $\begin{array}{cc}\gamma & =\frac{3}{2}-\ln 2-\sum _{m=2}^{\mathrm{\infty }}(-1{)}^m\frac{m-1}{m}[\zeta (m)-1]\\ & =\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }[\frac{2n-1}{2n}-\ln n+\sum _{k=2}^n(\frac{1}{k}-\frac{\zeta (1-k)}{n^k})]\\ & =\frac{2^n}{e^{2^n}}\sum _{m=0}^{\mathrm{\infty }}\frac{2^{mn}}{(m+1)!}\sum _{t=0}^m\frac{1}{t+1}-n\ln 2+O\left(\frac{1}{2^n{e}^{2^n}}\right).\end{array}$

• $\gamma =\lim {\mathrm{\backslash limits}}_{m\to \mathrm{\infty }}\sum _{k=1}^m(\genfrac{}{}{0ex}{}{m}{k})\frac{(-1{)}^k}{k}\ln (k!)$.
• $\gamma =\underset{n\to \mathrm{\infty }}{\lim }\{\frac{\mathrm{\Gamma }\left(\frac{1}{n}\right)\mathrm{\Gamma }(n+1)n^{1+1/n}}{\mathrm{\Gamma }(2+n+\frac{1}{n})}-\frac{n^2}{n+1}\}$
• $\gamma +\zeta (2)=\sum _{k=2}^{\mathrm{\infty }}(\frac{1}{\lfloor \sqrt{k}{\rfloor }^2}-\frac{1}{k})=\sum _{k=2}^{\mathrm{\infty }}\frac{k-\lfloor \sqrt{k}{\rfloor }^2}{k\lfloor \sqrt{k}{\rfloor }^2}=\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\frac{1}{2^2}\sum _{k=1}^{2\times 2}\frac{k}{k+2^2}+\frac{1}{3^2}\sum _{k=1}^{3\times 2}\frac{k}{k+3^2}+\dots .$
• $2\gamma =\lim {\mathrm{\backslash limits}}_{z\to 0}\frac{1}{z}\{\frac{1}{\mathrm{\Gamma }(1+z)}-\frac{1}{\mathrm{\Gamma }(1-z)}\}$
• $\frac{{\pi }^2}{3{\gamma }^2}=\underset{z\to 0}{\lim }\frac{1}{z}\{\frac{1}{\mathrm{\Psi }(1-z)}-\frac{1}{\mathrm{\Psi }(1+z)}\}.$
• $\gamma =\ln \pi -4\ln \mathrm{\Gamma }\left(\frac{3}{4}\right)+\frac{4}{\pi }\sum _{k=1}^{\mathrm{\infty }}(-1{)}^{k+1}\frac{\ln (2k+1)}{2k+1}.$
• $e^{-\gamma }=\lim {\mathrm{\backslash limits}}_{x\to \mathrm{\infty }}\ln x\prod _{p⩽x}(1-\frac{1}{p}).$
• $\sum _{p⩽x}\frac{\ln p}{p-1}=\ln x-\gamma +o(1).$
• $\gamma =1-\underset{1}{\overset{\mathrm{\infty }}{\int }}\frac{\{x\}}{x^2}dx.$
• $\sum _{n=2}^{\mathrm{\infty }}(-1{)}^n\frac{\zeta (n)}{n}=\gamma$

В теории чисел нередко используется константа

$e^{\gamma }$ ≈ 1,781 072 417 990 197 985 236 504 103 107 179 549 169 645 214 303 430 205 357 665 876 512 841 076 813 588 293 707 574 216 488 418 280…

$e^{\gamma }={\left(\frac{2}{1}\right)}^{1/2}{\left(\frac{2^2}{1\cdot 3}\right)}^{1/3}{\left(\frac{2^3\cdot 4}{1\cdot 3^3}\right)}^{1/4}{\left(\frac{2^4\cdot 4^4}{1\cdot 3^6\cdot 5}\right)}^{1/5}\cdots$

См. также

• Список объектов, названных в честь Леонарда Эйлера