mir.pe (일반/밝은 화면)
최근 수정 시각 : 2024-11-07 16:26:44

오일러-마스케로니 상수

오일러 상수에서 넘어옴


수학 상수
Mathematical Constants
{{{#!wiki style="margin: 0 -10px -5px; min-height: calc(1.5em + 5px)"
{{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ]
{{{#!wiki style="margin: -5px -1px -11px"
[math(^\ast)] 초월수임이 증명됨.
[math(0)]
(덧셈의 항등원)
[math(1)]
(곱셈의 항등원)
[math(sqrt{2})]
(최초로 증명된 무리수)
[math(495)], [math(6174)]
( 카프리카 상수)
[math(0)], [math(1)], [math(3435)], [math(438579088)]
( 뮌하우젠 수)
[math(pi)]
(원주율)
[math(^\ast)]
[math(tau)]
(새 원주율)
[math(^\ast)]
[math(e)]
(자연로그의 밑)
[math(^\ast)]
[math(varphi)]
(황금수)
[math(i)]
(허수단위)
[math(G)]
(카탈랑 상수)
[math(zeta(3))]
(아페리 상수)
[math({rm Si}(pi))]
(윌브레이엄-기브스 상수)
[math(gamma)]
(오일러-마스케로니 상수)
[math(gamma_n)]
(스틸체스 상수)
[math(Omega)]
(오메가 상수)
[math(^\ast)]
[math(2^{sqrt{2}})]
(겔폰트-슈나이더 상수)
[math(^\ast)]
[math(C_n,)]
(챔퍼나운 상수)
[math(^\ast)]
[math(A,)]
(글레이셔-킨켈린 상수)
[math(A_k,)]
(벤더스키-아담칙 상수)
[math(-e, {rm Ei}(-1))]
(곰페르츠 상수)
[math(mu)]
(라마누잔-졸트너 상수)
[math(B_{2})], [math(B_{4})]
(브룬 상수)
[math(rho)]
(플라스틱 상수)
[math(delta)], [math(alpha)]
(파이겐바움 상수)
}}}}}}}}} ||
1. 개요2. 역사3. 정의4. 감마 함수와의 관계5. 이 수는 유리수인가 무리수인가6. 사용
6.1. 항등식
7. 값8. 관련 문서

1. 개요

Euler-Mascheroni constant

오일러-마스케로니 상수는 레온하르트 오일러가 발견하고 이탈리아의 수학자 로렌초 마스케로니가 더 자세한 값을 밝힌 수로, 조화급수와 그 근사 함수인 자연로그의 차의 극한에 해당하며 그 값은 약 0.57721566490이다. 최초 발견자인 오일러의 이름을 따 오일러 상수(Euler's constant)라 부르기도 하지만, 자연로그의 밑, 오일러 수열 등 비슷한 이름의 다른 수가 워낙 많아 헷갈릴 여지가 크므로 마스케로니의 이름까지 같이 붙여주는 경우가 많다. 수학자들은 대부분 무리수이자 초월수로 보지만, 정작 초월수는커녕 무리수인지에 대한 증명조차 이루어지지 않았다. 일반적으로 [math(\gamma)]로 표기된다.

반면 마스케로니가 수학적으로 그다지 큰 의미는 없는 값의 계산 정도에만 기여했기 때문에 그의 이름까지 붙여줄 정도의 업적은 아니라고 보는 수학자들도 많다. 그래서 일부 수학자들은 이 수를 오일러 상수로만 부르고 자연로그의 밑은 오일러 수(Euler's number)라고 불러 구분하기도 한다.

초월수 및 초월수라고 강하게 추측되는 수 중에서는 정의가 상당히 단순한 편이며, 스티븐 R. 핀치는 그의 저서 '수학 상수(Mathematical Constants)'에서 이 상수를 원주율, 자연로그의 밑 다음으로 중요한 상수라고 말했다. [math(\gamma)]의 자연지수값인 [math(e^\gamma)] 또한 정수론 분야, 특히 해석적 정수론 분야에서 자주 나온다.

파인만 포인트와 비슷한 지점이 꽤 있다.

2. 역사

오일러는 《조화급수에 대한 관찰》(De Progressionibus harmonicis observationes, 1734)이라는 논문에서 조화급수의 발산 양상이 자연로그의 발산 양상과 유사함을 증명하고 그 차를 [math(C)]로 나타냈으며 값은 [math(0.{\bf57721}8)][1] 정도임을 보였다. 뒤이어 이탈리아의 수학자 로렌초 마스케로니는 《오일러의 적분 계산에 대한 주석》(Adnotationes ad calculum integralem Euleri, 1790)이라는 논문에서 [math(A)]라는 기호로 나타냈고 그 값이 [math(0.{\bf5772156649015328606}181{\bf12090082}39)]라 계산[2]하였다. 여기까지 보면 알겠지만 둘 다 [math(\gamma)]라는 기호를 쓴 적이 없음을 알 수 있다. 1835년이 되어서야 독일의 수학자 카를 안톤 브레치나이더(Carl Anton Bretschneider)에 의해 감마 함수와의 밀접한 관계가 밝혀지면서 [math(\gamma)]라는 기호가 부여되었다.

3. 정의

오일러-마스케로니 상수는 다음과 같이 정의된다.
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\gamma &= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k - \ln n \Biggr) \\
&\approx 0.5772156649
\end{aligned} )]
위 극한이 특정 값으로 수렴한다는 증명은 여기를 참고. 위 식을 좀 변형해서 다음과 같이 나타낼 수 있다. ([math(\lfloor x \rfloor)]는 바닥함수이다.)
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\gamma &= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k - \int_1^n \frac{{\rm d}x}x \Biggr) \\
&= \sum_{n=1}^\infty \biggl\{ \frac1n - \ln \biggl( 1+\frac1n \biggr) \!\biggr\} \\
&= \int_1^\infty \biggl( \frac1{\lfloor x \rfloor} -\frac1x \biggr) {\rm d}x \\
\end{aligned} )]
[유도 과정]
-------
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\gamma &= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\int_1^n \frac{{\rm d}x}x \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \frac{{\rm d}x}x +\int_n^{n+1} \frac{{\rm d}x}x \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\sum_{k=1}^n \ln\frac{k+1}k +\ln\frac{n+1}n \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \sum_{k=1}^n \biggl( \frac1k -\ln \biggl( 1+\frac1k \biggr) \!\biggr) \!+\lim_{n\to\infty} \ln \biggl( 1+\frac1n \biggr) \\
&= \sum_{k=1}^\infty \biggl\{ \frac1k -\ln\biggl(1+\frac1k\biggr) \!\biggr\} \qquad \blacksquare \\
\gamma &= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \frac{{\rm d}x}x +\int_n^{n+1} \frac{{\rm d}x}x \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k \int_k^{k+1} \!{\rm d}x -\sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \frac{{\rm d}x}x +\ln\frac{n+1}n \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \frac{{\rm d}x}{\lfloor x \rfloor} -\sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \frac{{\rm d}x}x \Biggr) \!+\lim_{n\to\infty} \ln \biggl( 1+\frac1n \biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \sum_{k=1}^n \int_k^{k+1} \biggl( \frac1{\lfloor x \rfloor} -\frac1x \biggr) {\rm d}x \\
&= \int_1^\infty \biggl( \frac1{\lfloor x \rfloor} -\frac1x \biggr) {\rm d}x \qquad \blacksquare
\end{aligned} )]
첫 번째 식은 자연로그를 정적분 꼴로 바꿔준 것인데, 이 식을 통해 본 상수가 [math(\dfrac 1x)]의 이산적 합과 연속적 합의 차임을 알 수 있다. 두 번째, 세 번째 식은 극한을 생략한 표기로써 첫 번째 식을 다르게 표현한 것에 불과하다.

4. 감마 함수와의 관계

전술한대로 이 상수는 감마 함수와 밀접한 관련이 있다. 감마 함수의 단순항꼴의 양변에 자연로그를 씌우고 미분해주면 다음과 같은 식을 얻는다.
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\Gamma(z) &= \lim_{n\to\infty} \frac{n! \cdot n^z}{\displaystyle \prod_{k=0}^n (z+k)} \\
\ln \Gamma(z) &= \ln \lim_{n\to\infty} \frac{n! \cdot n^z}{\displaystyle \prod_{k=0}^n (z+k)} = \lim_{n\to\infty} \ln \frac{n! \cdot n^z}{\displaystyle \prod_{k=0}^n (z+k)} \\
&= \lim_{n\to\infty} \!\left\{ \ln(n!) +z\ln n -\sum_{k=0}^n \ln(z+k) \right\} \\
\therefore \frac{\rm d}{{\rm d}z} \ln \Gamma(z) &= \frac{\Gamma'(z)}{\Gamma(z)} = \lim_{n\to\infty} \!\left\{ \ln n -\sum_{k=0}^n \frac1{z+k} \right\}
\end{aligned} )]
여기서 [math(z=1)]을 대입하면 [math(\Gamma(1) = (1-1)! = 0! = 1)]이므로 다음의 결과를 얻는다.
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\Gamma'(1) &= \lim_{n\to\infty} \!\left\{ \ln n -\sum_{k=0}^n \frac1{1+k} \right\}\! = \lim_{n\to\infty} \!\left\{ \ln n -\sum_{k=1}^{n+1} \frac1k \right\} \\
&= \lim_{n\to\infty} \!\left\{ \ln n -\sum_{k=1}^n \frac1k -\frac1{n+1} \right\} \\
&= \lim_{n\to\infty} \!\left\{ -\Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\ln n \Biggr)\! -\frac1{n+1} \right\} \\
&= -\gamma
\end{aligned} )]
즉, [math(\gamma = -\Gamma'(1))]이 된다. 한편, 감마 함수의 적분꼴은 다음과 같으며 [math(-\Gamma'(1))]을 계산해주면 다음과 같은 형태의 적분꼴을 얻는다.[3]
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\Gamma(z) &= \int_0^\infty e^{-t} t^{z-1} \,{\rm d}t = \int_0^\infty e^{-t} e^{\ln t^{z-1}} \,{\rm d}t = \int_0^\infty e^{-t} e^{(z-1) \ln t} \,{\rm d}t \\
\Gamma'(z) &= \frac{\rm d}{{\rm d}z} \,\Gamma(z) = \int_0^\infty \frac{\partial}{\partial z} e^{-t} e^{(z-1) \ln t} \,{\rm d}t \\
&= \int_0^\infty e^{-t} e^{(z-1) \ln t} \ln t \,{\rm d}t = \int_0^\infty e^{-t} \,t^{z-1} \ln t \,{\rm d}t \\
\therefore \gamma &= -\Gamma'(1) = -\int_0^\infty e^{-t} \ln t \,{\rm d}t
\end{aligned} )]
치환 적분을 이용하면 다음과 같은 다른 형태의 적분꼴들도 유도할 수 있다.
  1. [math(x=e^{-t})]로 두면 [math({\rm d}x = -e^{-t} \,{\rm d}t)]이고, [math(t\to0)], [math(t\to\infty)]일 때 각각 [math(x\to1)], [math(x\to0)]이므로
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\gamma = -\int_0^\infty e^{-t} \ln t \,{\rm d}t = \int_1^0 \ln(-\ln x) \,{\rm d}x = -\int_0^1 \ln \ln \frac 1x \,{\rm d}x
\end{aligned} )]}}}||
  1. [math(x=\ln t)]로 두면 [math(e^x=t)]에서 [math(e^x \,{\rm d}x = {\rm d}t)]이고, [math(t\to0)], [math(t\to\infty)]일 때 각각 [math(x\to-\infty)], [math(x\to\infty)]이므로
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\gamma = -\int_0^\infty e^{-t} \ln t \,{\rm d}t = -\int_{-\infty}^\infty xe^{x-e^x} \,{\rm d}x
\end{aligned} )]}}}||

5. 이 수는 유리수인가 무리수인가

1986년에 이 수가 유리수인지 무리수인지에 대한 질문이 제기되었고, 이는 현재까지 풀리지 않은 난제이다. 다만, 수학자들은 이 상수가 초월수[4]일 것으로 예상하고 있다. 1997년 연분수 분석법을 이용하여, 오일러-마스케로니 상수가 유리수일 경우, 그것을 기약분수로 나타내었을 때의 분모는 [math(10^{244663})]이 넘는다는 것을 밝혔다 출처. 그리고 나서 감감 무소식.

그러나 아무런 진전이 없었던 것은 아니다. 무리수인지 여부에 대한 질문이 제기되기 전에 이미 1968년에 베셀 함수가 포함된 수 [math(\dfrac\pi2 \dfrac{Y_0(2)}{J_0(2)} -\gamma)]가 초월수라는 사실이 밝혀졌으며 출처, 21세기에 들어서는 2009년에 [math(\gamma)]와 곰페르츠 상수 [math(delta)] 중 적어도 하나는 무리수라는 사실이 밝혀졌고 출처, 2012년에는 그 둘 중 적어도 하나가 초월수임이 밝혀졌다 출처.

여튼 이런지라, 현 시점에서는 디리클레 함수[5]를 취한 [math(\bold1_{\mathbb Q}(\gamma))]의 값은 부정이다.

6. 사용

특수함수 중 하나인 지수 적분 함수 [math(mathrm{Ei}(x))]의 무한급수 표기, 로그 적분 함수 [math(operatorname{Li}(x))]의 무한급수 표기, 코사인 적분 함수 [math(operatorname{Ci}(x))]의 무한급수 표기, 쌍곡선 코사인 적분 함수 [math(operatorname{Chi}(x))]의 정의식, 로그함수 라플라스 변환( #), 감마 함수, 제타 함수, 스틸체스 상수 등에서 접할 수 있다. 그 외에도 다양한 부분에서 이 상수가 튀어나온다.

6.1. 항등식

이 문단에서는 오일러-마스케로니 상수가 등장하는 여러 식들을 소개한다. [math(\displaystyle
\int_0^1 H_x \,{\rm d}x = \iint_{(0,1)^2} \frac{1-t^x}{1-t} \,{\rm d}t \,{\rm d}x = \gamma
)]}}}||
적분 구간을 좀 더 일반화하면 다음과 같은 결과를 얻는다.
[math(\displaystyle
\int_0^n H_x \,{\rm d}x = n\gamma + \ln(n!)
)]}}}|| [math(\displaystyle
\iint_{(0,1)^2} \frac{-(1-t)}{(1-tx)\ln(tx)} \,{\rm d}t \,{\rm d}x = \gamma
)]}}}|| [math(\displaystyle
\int_0^1 \biggl( \frac1{\ln x} +\frac1{1-x} \biggr) {\rm d}x = \gamma
)]}}} [math(\displaystyle \begin{aligned}
\int_0^\infty e^{-x^m} \ln^n x \,{\rm d}x = \frac1{m^{n+1}} \Gamma^{(n)} \biggl( \frac1m \biggr)
\end{aligned} )]}}}||

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\Gamma(z) &= \int_0^\infty e^{-t} t^{z-1} \,{\rm d}t \\
\Rightarrow \quad \Gamma^{(n)}(z) &= \int_0^\infty \frac{\partial^n}{\partial z^n} \,e^{-t} t^{z-1} \,{\rm d}t \\
&= \int_0^\infty e^{-t} t^{z-1} (\ln t)^n \,{\rm d}t
\end{aligned} )]

[math(t=x^m)]으로 치환하면

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\Gamma^{(n)}(z) &= \int_0^\infty e^{-t} t^{z-1} (\ln t)^n \,{\rm d}t \\
&= \int_0^\infty e^{-x^m} x^{m(z-1)} (m\ln x)^n \cdot mx^{m-1} \,{\rm d}x \\
&= m^{n+1} \int_0^\infty e^{-x^m} x^{mz-1} \ln^nx \,{\rm d}x \\
\therefore \frac1{m^{n+1}} \Gamma^{(n)}(z) &= \int_0^\infty e^{-x^m} x^{mz-1} \ln^nx \,{\rm d}x \\
\therefore \frac1{m^{n+1}} \Gamma^{(n)} \biggl( \frac1m \biggr) \!&= \int_0^\infty e^{-x^m} \ln^n x \,{\rm d}x
\end{aligned} )]

}}}||
특히, 작은 [math(m)], [math(n)] 값에 대한 일부 구체적 예시는 다음과 같다.
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\int_0^\infty e^{-x} \ln x \,{\rm d}x &= -\gamma \\
&\approx -0.5772156649 \\
\int_0^\infty e^{-x} \ln^2x \,{\rm d}x &= \gamma^2 +\frac{\pi^2}6 \\
&\approx 1.9781119906 \\
\int_0^\infty e^{-x} \ln^3x \,{\rm d}x &= -\gamma^3 -\frac{\pi^2\gamma}{2} -2\zeta(3) \\
&\approx -5.4448744565 \\
\int_0^\infty e^{-x^2} \ln x \,{\rm d}x &= -\frac{\sqrt\pi}4 (\gamma+2\ln2) \\
&\approx -0.8700577267 \\
\int_0^\infty e^{-x^2} \ln^2x \,{\rm d}x &= \frac{\sqrt\pi}8 \biggl( (\gamma+2\ln2)^2 +\frac{\pi^2}2 \biggr) \\
&\approx 1.9475221803
\end{aligned} )]}}}||

다음에서 사용하는 감마 함수의 [math(n)]계도함수에 대한 표현식은 감마 함수 문서의 도함수 표현 문단을, 폴리감마 함수의 함숫값은 감마 함수 문서의 함숫값 문단을 참고하라.

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\int_0^\infty e^{-x} \ln x \,{\rm d}x &= \Gamma'(1) \\
&= -\gamma \\
\int_0^\infty e^{-x} \ln^2x \,{\rm d}x &= \Gamma''(1) = \Gamma'(1)\psi(1) +\Gamma(1)\psi_1(1) \\
&= (-\gamma)\cdot(-\gamma) +1\cdot\zeta(2) \\
&= \gamma^2 +\zeta(2) \\
&= \gamma^2 +\frac{\pi^2}6 \\
\int_0^\infty e^{-x} \ln^3x \,{\rm d}x &= \Gamma'(1) = \Gamma(1)\psi(1) +2\,\Gamma'(1)\psi_1(1) +\Gamma(1)\psi_2(1) \\
&= (\gamma^2 +\zeta(2))(-\gamma) +2(-\gamma)\zeta(2) +1\cdot(-2\zeta(3)) \\
&= -\gamma^3 -3\zeta(2)\gamma -2\zeta(3) \\
&= -\gamma^3 -\frac{\pi^2\gamma}{2} -2\zeta(3) \\
\int_0^\infty e^{-x^2} \ln x \,{\rm d}x &= \frac14 \,\Gamma'\biggl(\frac12\biggr) \!= \frac14 \,\Gamma\biggl(\frac12\biggr) \psi\biggl(\frac12\biggr) \\
&= \frac14 \sqrt\pi \cdot (-\gamma-2\ln2) \\
&= -\frac{\sqrt\pi}4 (\gamma+2\ln2) \\
\int_0^\infty e^{-x^2} \ln^2x \,{\rm d}x &= \frac18 \,\Gamma''\biggl(\frac12\biggr) \!= \frac18 \biggl( \Gamma'\biggl(\frac12\biggr) \psi\biggl(\frac12\biggr) \!+\Gamma\biggl(\frac12\biggr) \psi_1\biggl(\frac12\biggr) \!\biggr) \\
&= \frac18 \biggl( -\sqrt\pi(\gamma+2\ln2) \cdot (-\gamma-2\ln2) +\sqrt\pi \cdot \frac{\pi^2}2 \biggr) \\
&= \frac{\sqrt\pi}8 \biggl( (\gamma+2\ln2)^2 +\frac{\pi^2}2 \biggr) \\
\end{aligned} )]

}}}|| [math(\displaystyle \begin{aligned}
\lim_{n\to\infty} \frac1{\ln n} \prod_{p\le n} \biggl( 1-\frac1p \biggr)^{\!-1} &= \lim_{n\to\infty} \frac1{\ln n} \prod_{p\le n} \biggl( \frac p{p-1} \biggr) \\
&= e^\gamma \\
&\approx 1.781072418 \\
\lim_{n\to\infty} \frac1{\ln n} \prod_{p\le n} \biggl( 1+\frac1p \biggr) &= \lim_{n\to\infty} \frac1{\ln n} \prod_{p\le n} \biggl( \frac{p+1}p \biggr) \\
&= \frac{6e^\gamma}{\pi^2} = \frac{e^\gamma}{\zeta(2)} \\
&\approx 1.0827621933
\end{aligned} )]}}}|| [math(\displaystyle \begin{aligned}
\int_0^1 \!\left\{ \frac1x \right\} {\rm d}x &= 1-\gamma \\
&\approx 0.4227843351
\end{aligned} )]}}}||

우선 [math(1/x=u)]로 치환함으로써 시작한다.

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\int_0^1 \!\left\{ \frac1x \right\} {\rm d}x &= \int_\infty^1 \{u\} \biggl( -\frac{{\rm d}u}{u^2} \biggr) = \int_1^\infty \cfrac{u - \left\lfloor u \right\rfloor}{u^2} \,\,{\rm d}u = \sum_{k=1}^\infty \int_k^{k+1} \biggl( \frac1u - \cfrac{\left\lfloor u \right\rfloor}{u^2} \biggr) {\rm d}u \\
&= \sum_{k=1}^\infty \int_k^{k+1} \biggl( \frac1u - \frac k{u^2} \biggr) {\rm d}u = \sum_{k=1}^\infty \biggl[ \ln\!|u| + \frac ku \biggr]_k^{k+1} \\
&= \sum_{k=1}^\infty \biggl( \ln(k+1) -\ln k +\frac k{k+1} -1 \biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \sum_{k=1}^n \biggl( \ln(k+1) -\ln k -\frac1{k+1} \biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \ln(n+1) -\ln1 -\sum_{k=1}^n \frac1{k+1} \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( \ln(n+1) - \Biggl( \sum_{k=1}^{n+1} \frac1k -1 \Biggr)\! \Biggr) \\
&= \lim_{n\to\infty} \Biggl( 1- \Biggl( \sum_{k=1}^{n+1} \frac1k -\ln(n+1) \Biggr)\! \Biggr) \\
&= 1-\gamma
\end{aligned})]

}}}||
위 식의 일반화는 스틸체스 상수 문서의 항등식 문단에서 볼 수 있다.
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\sum_{n=2}^\infty \frac{\zeta(n)-1}n = 1-\gamma
\end{aligned} )]}}}||

로그함수 테일러 급수로부터 다음 등식이 성립한다.

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\ln(1+x) &= \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n+1}}n x^n \\
\Rightarrow -\ln \biggl( \frac k{k-1} \biggr) \!= \ln \biggl( 1-\frac1k \biggr) \!&= \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n+1}}n \biggl( -\frac1k \biggr)^{\!n} = -\sum_{n=1}^\infty \frac1{nk^n}
\end{aligned} )]

위 등식을 이용하면 주어진 식을 증명할 수 있다.

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\sum_{n=2}^\infty \frac{\zeta(n)-1}n &= \sum_{n=2}^\infty \frac1n \sum_{k=2}^\infty \frac1{k^n} = \sum_{n=2}^\infty \sum_{k=2}^\infty \frac1{nk^n} = \sum_{k=2}^\infty \sum_{n=2}^\infty \frac1{nk^n} \\
&= \sum_{k=2}^\infty \Biggl( \sum_{n=1}^\infty \frac1{nk^n} -\frac1k \Biggr) \!= -\sum_{k=2}^\infty \Biggl( \frac1k -\sum_{n=1}^\infty \frac1{nk^n} \Biggr) \\
&= -\sum_{k=2}^\infty \biggl( \frac1k -\ln \biggl( \frac k{k-1} \biggr) \!\biggr) \!= -\lim_{n\to\infty} \sum_{k=2}^n \biggl( \frac1k -\ln \biggl( \frac k{k-1} \biggr) \!\biggr) \\
&= -\lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=2}^n \frac1k -\sum_{k=2}^n \ln \biggl( \frac k{k-1} \biggr) \!\Biggr) \\
&= -\lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -1 -\ln n \Biggr) = 1 -\lim_{n\to\infty} \Biggl( \sum_{k=1}^n \frac1k -\ln n \Biggr) \\
&= 1-\gamma
\end{aligned} )]

}}}||
위 식은 오일러-마스케로니 상수의 근삿값을 구하는 데 자주 사용된다.
* 폰 망골트 함수 [math(Lambda(n))]에 대해 다음이 성립한다. 증명
[math(\displaystyle \begin{aligned}
\sum_{n=2}^\infty \frac{\Lambda(n)-1}n &= -2\gamma \\
&\approx -1.1544313298
\end{aligned} )]}}}|| [math(\displaystyle \begin{aligned}
\lim_{z\to0+} \biggl( \Gamma(z)-\frac1z \biggr) \!&= -\gamma \\
\lim_{z\to0+} \biggl( \psi(z)+\frac1z \biggr) \!&= -\gamma
\end{aligned} )]}}}||

[math(\displaystyle \begin{aligned}
\lim_{z\to0+} \biggl( \Gamma(z)-\frac1z \biggr) \!&= \lim_{z\to0+} \frac{z\Gamma(z)-1}z \\
&= \lim_{z\to0+} \frac{\Gamma(1+z)-\Gamma(1)}z \\
&= \Gamma'(1) \\
&= -\gamma \qquad \blacksquare \\
\lim_{z\to0+} \biggl( \psi(z)+\frac1z \biggr) \!&= \lim_{z\to0+} \psi(z+1) \\
&= \psi(1) \\
&= -\gamma \qquad \blacksquare
\end{aligned} )]

}}}||

7.

소수점 이하 10000자리 [펼치기 · 접기]
0.5772156649 0153286060 6512090082 4024310421 5933593992 3598805767 2348848677 2677766467 0936947063 2917467495
1463144724 9807082480 9605040144 8654283622 4173997644 9235362535 0033374293 7337737673 9427925952 5824709491
6008735203 9481656708 5323315177 6611528621 1995015079 8479374508 5705740029 9213547861 4669402960 4325421519
0587755352 6733139925 4012967420 5137541395 4911168510 2807984234 8775872050 3843109399 7361372553 0608893312
6760017247 9537836759 2713515772 2610273492 9139407984 3010341777 1778088154 9570661075 0101619166 3340152278
9358679654 9725203621 2879226555 9536696281 7638879272 6801324310 1047650596 3703947394 9576389065 7296792960
1009015125 1959509222 4350140934 9871228247 9497471956 4697631850 6676129063 8110518241 9744486783 6380861749
4551698927 9230187739 1072945781 5543160050 0218284409 6053772434 2032854783 6701517739 4398700302 3703395183
2869000155 8193988042 7074115422 2781971652 3011073565 8339673487 1765049194 1812300040 6546931429 9929777956
9303100503 0863034185 6980323108 3691640025 8929708909 8548682577 7364288253 9549258736 2959613329 8574739302

3734388470 7037028441 2920166417 8502487333 7908056275 4998434590 7616431671 0314671072 2370021810 7450444186
6475913480 3669025532 4586254422 2534518138 7912434573 5013612977 8227828814 8945909863 8460062931 6947188714
9587525492 3664935204 7324364109 7268276160 8775950880 9512620840 4544477992 2991572482 9251625127 8427659657
0832146102 9821461795 1957959095 9227042089 8962797125 5363217948 8737642106 6060706598 2561990102 8807561251
9913751167 8217643619 0570584407 8357350158 0056077457 9342131449 8850078641 5171615194 5657061704 3245075008
1687052307 8909370461 4306684817 9164968425 4915049672 4312183783 8753564894 9508684541 0234060162 2508515583
8672349441 8788044094 0770106883 7951113078 7202342639 5226920971 6088569083 8251137871 2836820491 1789259447
8486199118 5293910293 0990592552 6691727446 8920443869 7111471745 7157457320 3935209122 3160850868 2755889010
9451681181 0168749754 7096936667 1210206304 8271658950 4932731486 0874940207 0067425909 1824875962 1373842311
4426531350 2923031751 7225722162 8324883811 2458957438 6239870375 7662855130 3314392999 5401853134 1415862127

8864807611 0030152119 6578006811 7773763501 6818389733 8966398689 5793299145 6388644310 3706080781 7448995795
8324579418 9620260498 4104392250 7860460362 5277260229 1968299586 0988339013 7871714226 9178838195 2984456079
1605197279 7360475910 2510995779 1335157917 7225150254 9293246325 0287476779 4842158405 0759929040 1855764599
0186269267 7643726605 7117681336 5590881554 8107470000 6233637252 8894955463 6971433012 0079130855 5263959549
7823023144 0391497404 9474682594 7320846185 2460587766 9488287953 0104063491 7229218580 0870677069 0427926743
2844469685 1497182567 8095841654 4918514575 3319640633 1199373821 5734508749 8832556088 8873528019 0191550896
8855468259 2454445277 2817305730 1080606177 0113637731 8246292466 0081277162 1018677446 8495951428 1790145111
9489342288 3448253075 3118701860 9761224623 1767497755 6412461983 8564014841 2358717724 9554224820 1615176579
9408062968 3424289057 2594739269 6386338387 4380547131 9676429268 3724907608 7507378528 3702304686 5034905120
3422721743 6689792848 6297290889 2678977703 2624623912 2618887653 0057786274 3606094443 6039280977 0813383693

4235508583 9411267092 1873441451 2187803276 1505094780 5546630058 6845563152 4546053151 1325281889 1079231491
3110323443 0245093345 0003076558 6487422297 1770033178 4539150566 9401599884 9291609114 0029486902 0884853816
9700955156 6347055445 2217640358 6293982865 8131238701 3253588006 2568662692 6997767737 7306832269 0091608510
4515002261 0718025546 5928493894 9277595897 5407615599 3378264824 1979506418 6814378817 1850885408 0367996314
2395400919 6438875007 8900000627 9979428098 8637299259 1977765040 4099220379 4042761681 7837156686 5306693983
0916524322 7059553041 7667366401 1679295901 2930537449 7183080042 7584863508 3808042466 7350935598 3232411696
9214860649 8927636244 3295885487 3789701489 7133435384 4800289046 6650902845 3768962239 8304881406 2730540879
5911896705 7493854432 4786914808 5337702640 6775808127 5458731117 6364787874 3073920664 2011251352 7274996175
4505308558 2356683068 3229176766 7704103523 1535032510 1246563861 5670644984 7132695969 3301678661 3833333344
1657900605 8674971036 4689517456 9597181553 7640783776 5018427834 5991842015 9954314490 4772555230 6147670165

9934163906 6091205400 5322158902 0913408027 8225153385 2899511665 4522458691 8599367122 0132150144 8014242309
8625460448 8672569343 1488704915 9304464018 9164502022 4054953862 9184758629 3077889350 6437715966 0690960468
1243702305 4657031606 7999258716 6675247219 4097779801 8636262563 3582526279 4223932548 6013269353 0701388937
4369238428 7893851276 4740856548 6502815630 6774044220 3064403756 8263091029 1751457223 4441050369 3177114521
7088890744 6416048688 7010838623 1142612844 1425960956 3704006192 0057933503 4155242624 0262064656 9354306125
8526583452 1921214977 7187806958 6608516334 9221048367 3799459259 4340379560 0021927854 1837941776 0203365594
6730788798 3808481631 4678241492 3546491488 7668336840 7492893865 2818630485 8982035481 8624383848 1759976358
4907518079 1480634943 9162847054 8220075494 5348986133 8272357309 2219003074 0096800337 6668449325 0556765493
7530318112 5164105524 9238407764 5149842395 7620127815 5232294492 8854557853 8202489189 4244185709 5919558208
1000715783 8403962747 9985817880 8888657168 3069943606 0735990421 0685114279 1316969959 6792300828 9881560975

3833805910 9360341252 9986567903 8956879567 3455083362 9078238626 3856349074 7319275278 7401665575 3119011154
3470018186 2569712611 2012685292 3129937161 4039069651 1222481661 5082353643 9823966205 3263332224 8505191593
6826907150 0431558987 1802783353 8454483091 0724949805 7880961717 9963371670 3655418004 1464667538 7195869484
8333154358 3330641935 9294874209 5147883234 7748481418 1497768716 9441364005 6645156936 1165241615 5573414193
5424721373 0674683338 4905442662 6038372788 2175527099 3095814102 6136979500 7864658767 7160863080 4460749802
8015769626 7591389779 4772214337 5154708293 4587912389 8433055067 2234749699 8494248670 6721502569 2735295850
6586958899 7486535562 1869580439 9712516897 6654169862 6538628919 7754218772 1939605817 0011042364 1415878081
0386172101 5575519237 1116004988 0682291618 0977324219 5832897486 9227183979 1904677165 4266813889 3379296036
8154579396 1133962192 2245430151 5806317437 0840560853 6416031384 9829695185 6695261282 2123716939 3681303212
9656193971 8710207098 0079488339 1019753510 4307441823 4488333317 9697827733 2091143324 5143050865 7345750068

7391475470 7775775599 1846711830 8583660159 4371937184 4903906177 0232536567 9775967444 7574751158 4195746700
9973450024 5442840658 5024508585 6463927912 4611987909 3693072019 8040293036 0373883843 0742162821 2016353864
6622609719 8958436799 4305720301 4963805083 2232365825 5577245342 3718773743 9818333306 4546629069 9331112597
3721950274 6468990654 5715544030 3917835419 7564343157 3903488386 6750542742 1618310500 6055046422 3545708427
3935493590 5176271747 9299472398 9086329701 0190561010 7742690926 4752357403 0463015924 3442464900 8341886308
5932068552 2507790910 1958588953 1432879981 7570981916 8293159404 5300563254 3314488517 3573026982 5693725346
9964013440 8715801081 4528786579 0408663637 9450711085 0510424179 7691911292 6151320103 1636349808 6606948624
4078006684 0067169622 1463718114 7772683418 4664636424 2734053003 1380773496 1199814686 1768585463 1208163164
7989379642 6373835661 8938313710 9832895649 0521148813 4029742388 8686315431 3297876579 9125454243 3385634720
0268129048 9949550426 9808821302 6726358153 2480675387 9032305742 1040330149 7887867523 7786070546 8861472100

9926329425 1088780197 0284117922 4025910914 6658480925 7857192786 2821476670 7408786351 9714256292 4278670284
0770324143 7569931883 2433315590 0243330476 9111009247 9791180062 8620221370 7800621725 7329047359 9439888313
9279927969 3970635676 2811669405 4128859081 9820238382 7703548349 6879734048 8882930167 3677094158 4654400954
8624651461 0135391349 6855912040 2363618721 5099298065 1905861682 8153028750 4275452586 0533196343 2595777478
8134372393 9499124380 6143754498 5906860751 8563142725 5255642593 9670149804 1425981823 7852576829 4363959656
2438852065 6548071038 8454639445 3770191784 5718741011 8622322780 2525194362 6574382422 5609356769 2582387749
1160737759 4514014470 3190224153 5591125061 3817829742 1264982641 6187246063 1334089192 6702359795 8023658416
3175567923 3566210123 1335845494 5905900699 8420067226 0251167743 8473648243 8571540714 6265945642 3911271707
8030637141 6926386440 1005713109 5896063264 9637552956 7693646894 1051795200 0616452021 8843534047 3018243930
5148819845 9307629640 4445687762 4165287162 0727673186 0632540801 4288745711 9865730747 1701886603 6879703647

7085485287 1670003622 9285288374 6824660588 1411754047 4460616763 5430373992 3756596593 6967087923 1677446856
9310838210 7830483159 1964300214 4125970228 9063203174 1011493664 8095290301 1716334531 9179229392 4242877283
7872349569 9292321360 9223494722 6458243755 0945153355 2011761289 7517339513 7178293328 7158609438 6627011791
8415545872 6489825139 2555943795 1973178674 4876992532 6179423381 2999412793 9860264424 5196006054 3681866467
0986594436 5930154376 2914869795 9769499653 3527210020 0209679104 3948254724 4113342244 8700546376 5684086676
2153373627 4615912054 7008629057 1698257353 7052397612 3123841256 4349411789 4986158285 9702097109 7039196352
1681225822 4756271951 9382728285 2091471823 7534365525 4020746203 0667304769 5247009441 3814561782 8266631961
3967359367 2572646033 8849464248 9472448978 4815967153 0615384671 2236987128 2319784769 3110571662 3637326207
5959711804 0151438962 3170601958 5709823813 9246661352 7913695637 6559048616 7620512974 0998314965 5978602534
1012945439 9867288300 6244084401 8618151175 0687088764 6716097992 9201776962 4963301575 8292596188 4948587200

2292248060 6288121778 7338314588 2551293953 6510881918 6512004492 3154983947 7314735786 8897314204 7310945381
4648226321 0233107943 9597462852 3541295751 9106355879 2300195618 1312946120 3015757634 0159785681 7517498423
7788244737 5398247457 5996867707 4085455743 2942402678 1938482203 5409621060 6072192499 0825104854 0031849631
9986322156 9089097614 0531071651 1312932685 3498524402 8644829347 0591608586 9959819889 0395995591 8110764134
4665881452 5425658815 3545028884 7399753243 2780902152 2569521844 1452986508 3551298398 0226238264 9748818115
8152503459 9749915966 4009832014 5200704803 5556858997 3099815031 0419223850 8974537327 6129471712 6816530886
7005472886 5779224670 1782659482 7260972290 3471574140 3166973107 0505078296 1082607287 0429126082 3119741510
1473578478 1010727971 1242797602 8481411516 3388689690 7867175772 5938152479 6123789999 0366617560 3588218132
5467563448 3091487296 2669372198 8502700188 2981730170 2494421406 3172651971 3950622108 2764507181 6639104366
8329566380 7307194543 2112550536 2089678323 0310851714 8114928588 9936287064 8875584389 1300471868 4679858166

8. 관련 문서


[1] 마지막 자릿수(볼드체가 아닌 부분)는 틀렸다. 반올림을 고려하더라도 마찬가지이다. [2] 20~22번째, 31~32번째 자리는 틀린 값이므로 볼드체를 처리하지 않았다. [3] 둘째 줄에서 전미분이 편미분으로 바뀌는 이유에 대해선 정적분으로 정의된 함수의 미분 공식을 참고하라. [4] 정수계수 대수다항식의 해가 될 수 없는 수. 초월수이면 절대 유리수가 될 수 없다. 즉, 오일러-마스케로니 상수가 초월수이면 절대 유리수가 될 수 없으므로 해당 상수는 무리수가 된다. 그러나 아직까지는 이 상수가 초월수라는 증명이 나오지 않은 상태. [5] 유리수인지 아닌지를 판별하는 함수. [6] [math(\displaystyle \iint_{(0,1)^2} \Leftrightarrow \int_0^1 \! \int_0^1)]이다. 자세한 내용은 중적분 문서 참고.