Ясно, что дробь является сократимой, если у p и q есть общий простой делитель. Вероятность того, что произвольное число делится на простое число есть очевидно , а что не делится . Также ясно, что делимость на разные простые числа - события независимые. Из вышесказанного следует, что вероятность того, что дробь не сокращается на простое число
Вспомним формулу суммы геометрической прогрессии:
Отсюда
Сделаем такое с каждой скобкой в нашем выражении для :
Тогда
Легко увидеть, что это равно
т. е. сумме ряда обратных квадратов. Его значение можно легко получить например разложив в ряд Фурье и посмотрев значение в точке . Итак, сумма этого ряда есть
Пошаговое объяснение:
Ясно, что дробь является сократимой, если у p и q есть общий простой делитель. Вероятность того, что произвольное число делится на простое число
есть очевидно
, а что не делится
. Также ясно, что делимость на разные простые числа - события независимые. Из вышесказанного следует, что вероятность того, что дробь не сокращается на простое число
Вспомним формулу суммы геометрической прогрессии:
Отсюда
Сделаем такое с каждой скобкой в нашем выражении для
:
Тогда
Легко увидеть, что это равно
т. е. сумме ряда обратных квадратов. Его значение можно легко получить например разложив
в ряд Фурье и посмотрев значение в точке
. Итак, сумма этого ряда есть
Откуда получаем ответ.