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数值计算一个极限可能吗?

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elim        

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    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 % E7 S( u, m, I9 M3 F" \- m
    5 N$ E2 Z& G) V+ G. p
    题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)
    8 M- @, T* O! x5 a8 n' m) E8 \
    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。
    . L" c/ i! S' I- \0 d) x' `" V& ~0 p) |' e# j) O
    对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。
    - P& f6 L$ a4 o) G  Z& a
    7 l8 q% E& a+ n
    ) u* E( n. ], J4 s
    zan
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    [LV.1]初来乍到

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    本帖最后由 elim 于 2018-5-2 00:44 编辑
    6 P# A% g- U0 ?$ o* V+ T; w6 g  e9 k' S
    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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)8 s  Y" |' m# F0 z& D* ~
    . ?: b9 d0 D6 ~; ^, M$ s( l
    \(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)
    ) ]8 x" \2 u6 G$ j6 a  i2 y5 o; [4 f0 m" R
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)
    ! p: N7 S$ }" N$ P. N5 j! a$ V2 m5 A7 D. }6 C: o
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)6 x: Q+ {* ?$ B( A' U
    2 U( {' g6 g0 C' t+ O) C
    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?" p0 g/ V' p0 V: Y  h2 x3 w# a
    8 G# i/ x& U" J
    6 N/ J1 g& K5 P  D/ F3 C4 S- [
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