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数值计算一个极限可能吗?

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elim        

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    [LV.1]初来乍到

    新人进步奖

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    1#
    发表于 2018-4-27 06:18 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    本帖最后由 elim 于 2018-4-27 06:28 编辑 * f7 j0 n9 m2 V; U' L, c
    0 c) A$ R' y: S/ o6 i
    题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)
    , J; T& Z3 w& g# r
    ! S+ g6 P. O. c, a  `" p6 E* J& I' M, J这个数列 Mathematica 好像拒绝计算,而数学分析证明这个序列收敛极慢,若初始值为 1, 需迭代 10^140 次才有两位有效数字。但能处理这种计算量的机器还不存在。/ v9 y  [7 E: N7 b' w
    + J  ~- Z; m: ?0 N% A* T
    对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。" g2 [5 G* h$ }
    ; X4 f! {! j3 f
    ) {1 W- y) B/ C* u+ S; \* s* R
    zan
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    [LV.1]初来乍到

    新人进步奖

    本帖最后由 elim 于 2018-5-2 00:44 编辑
    - h! o1 h, p2 [/ y6 c& O. o  [! Y3 A* W6 s( A6 d, T! X! |
    从分析的角度看,\(0 < a_{n+1} = \ln(1+a_n) < a_n,\;\{a_n\}\)是正项递减数列, 其极限满足方程\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)* ?- U7 |2 w  }2 `5 w' x+ b
    - a+ M9 `3 K) T+ j& x. v
    \(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)
    " K) z& E$ ?7 P2 C
    2 r( Q  y& C* w8 b\(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)4 A6 g$ X% p5 M* i

    6 t( l: Y' C* T' Z) w0 l6 S. z" S' R\(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)) q1 {% T+ T/ X% @: P1 h
    ' d5 v  v% @6 ^) ?& X# V
    好了,现在试试编个程序算算对很大的\(n,\;\frac{n(na_n-2)}{\ln n}\)是否非常接近于 2/3?3 Y, A  z9 L3 r: q  y) h: }

    " L' H8 J2 E3 `2 T! x7 |, N8 V+ Q; z; |; k/ ]2 M; U# A
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