オイラーの定数について書きます。
上の図で、x=1からx=nまでの、x軸とy=1/xのグラフで囲まれた部分の面積は
で、黄色い部分の面積(短冊n-1本の面積)は
です。短冊の和の方が面積は小さいので
が成立します。
同様の比較で
が言え、この2つの不等式から
……(★)
を得ます。ただしn≧2です。
今、
とおけば
……(★★)
です。
上の図で面積を比較して、(曲線図形GHEF)-(曲線図形GHCA)>(長方形ABEF)が分かります。式では
となり、これを(★★)に用いて
を得ます。すなわち、この数列は単調減少です。
また、★から
が言えます。これはこの数列がどの項も正であることを示しています。
この数列の極限値をオイラーの定数と言います。定義も易しく、収束の証明も特に難しいということはありません。しかし不思議なことにオイラーの定数は有理数か無理数かすら分かっていないとのこと。数学には未解決の問題がたくさんあります!!