У математиці мрія другокурсника або мрія софомора ( — студент-другокурсник у США) — пара тотожностей:

Історія Тотожності відкрив 1697 року Йоганн Бернуллі. Числові значення цих констант становлять приблизно 1.291285997 і 0.7834305107, відповідно.

Назва «мрія другокурсника» з'явилась пізніше. Вона є відсиланням до «мрії першокурсника», яка означає жартівливу хибну тотожність . Однак, на відміну від неї, мрія другокурсника — пара істинних тотожностей.

Доведення Доведення цих тотожностей аналогічні, тому тут наведемо тільки одне з них.

Спочатку, подамо як:

.

Тоді

.

За властивістю рівномірної збіжності степеневих рядів можна поміняти місцями підсумовування й інтеграл. Одержимо:

.

Щоб отримати наведені вище інтеграли, замінимо змінну . Після цієї заміни межі інтеграла перетворюються на , що дає нам:

.

За інтегральною тотожністю Ейлера для гамма-функції:

,

тому:

.

Підсумувавши і змінивши індексацію (вона починається з n=1, а не з n=0), отримаємо шукану тотожність.

Версії доведень Початкове доведення, яке дав БернулліJohann Bernoulli, 1697, collected in Johannis Bernoulli, Opera omnia, vol. 3, pp. 376–381 і подане в сучасному вигляді, відрізняється від наведеного вище в частині розрахунку інтеграла , але в іншому ідентичне за винятком технічних деталей. Замість інтегрування методом підстановки, використовуючи гамма-функцію (яка на момент доведення ще не була відома), Бернуллі використав інтегрування частинами.

Примітки