所有自然数之和=-1/12是否为-1/12?

这个广泛流传的误解来自黎曼ζ(读音"zeta")函数的解析延拓有 \zeta(-1)=-\frac{1}{12} 这个数学事实。我在相关姿势水平不够的时候也信了那套莫名其妙的暴力求和来着……由于黎曼ζ函数原本的定义是 \zeta(s)=\sum_{n=1}^{\infty}{\frac{1}{n^{s}}} (其中s为复数),如果把s取为-1的话,等号右边就变成了1+2+3+...这样的“全体自然数之和”,似乎 \zeta(-1)=-\frac{1}{12} 就自然推出了“全体自然数之和等于负十二分之一”。但是要注意,原始的黎曼ζ函数是定义在s的实部大于1的区间中的,也就是说原始的ζ(s)在s=-1时根本没有意义。那么这个 \zeta(-1)=-\frac{1}{12} 是怎么回事呢?这里就需要介绍“解析延拓”这个概念。假设两个函数分别在两个区域中解析,而这两个区域有公共部分,在公共部分上两个函数相等,那么就可以把这两个函数在两个区域的并集上的全体点的数值集,看成一个在两区域的并集上解析的新函数,此时这两个函数就是彼此的解析延拓。具体的例子有别的答主已经举出。重点就是, \zeta(-1)=-\frac{1}{12} 是在黎曼ζ函数解析延拓后得到的结果,可以认为此时的ζ(s)含义已经与之前不同,也自然不能将负十二分之一看成“全体自然数之和”。不过它的解析延拓具体是怎么回事,我自忖以自己所掌握的水平很难清楚又靠谱地讲出来,还是推荐高人吧,同样是B站视频,水平不知高到哪里去了:这是3Blue1Brown做的一期关于这个问题的可视化解读,有基本微积分和复数知识的基本上就能看懂,可以说做得非常漂亮了。}

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