介紹
在數學內, 墨卡托級數(Mercator series)或者 牛頓-墨卡托級數(Newton–Mercator series)是一個自然對數的泰勒級數:
使用大寫sigma表示則為
當 −1< x≤1時,此級數收斂於自然對數(加了1)。
歷史
這級數被尼古拉斯·墨卡托,牛頓和Gregory Saint-Vincent分別獨立發現。首先被墨卡托出版於其1668年時的著作 Logarithmo-technica。
推導
這級數可以由泰勒公式導出,藉由不斷地計算第 n次ln x在 x=1時的微分,一開始是
或者,我們可以從有限的等比數列開始( t≠−1)
這可以導出
然後得到
接著逐項積分,
若−1< x≤1,餘項會在時趨近於零。
這個表示法可以重複積分k次,得到
這裡的
和
都是 x的多項式。
特例
令墨卡托級數裡面的 x=1,則我們會得到交錯調和級數
複數級數
下面的複數冪級數
是ln(1+ z)的泰勒級數,這裡ln代表複對數(complex logarithm)的主要分支(principal branch)。這個級數收斂於一個開放的單位圓盤| z|<1 以及圓 | z|=1 , z=-1除外 (根據阿貝爾判別法),而且這裡的收斂對每個半徑小於一的圓盤是一致的。