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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

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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   y5 k8 D! C3 B. p7 l! f. Y# b5 H) M

    ! D/ }( m& I- u& e. s1 Z. Q) A: i2 Z题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\), c% A. o" m6 ]
    # S5 x& t& p; r" 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。
    4 l/ z, ~. e- \6 h0 V1 F0 b8 y! M# E  _. k
    对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。/ q0 R( q3 O# h, ^' l
    0 L2 T: i- x( K; a# f5 X
    , R* k- R6 d$ B. ~& B7 S
    zan
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    elim        

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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
    " I$ v" j/ a6 D( \& s. h& ^  R: }' N$ q
    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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)7 X, e7 A, u7 x  h1 R

    - V6 T: b) s0 F2 n\(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\), B/ ~1 g2 Y% J3 D; R7 U
    6 _( w# D7 \! E) v9 K% R7 O
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)
    9 i& f) B% l8 g! H8 |4 `. j( k4 I+ G1 B# o% X4 _5 H, k4 x2 e
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)
    ! B: F5 b" A  o& a: `% [1 {  O5 b5 `( I/ F
    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?' H0 C7 j% _9 L- P- [% `
    5 \) s5 R" p: t2 ?3 r' Y- G. F
    * V2 Z- Y0 ?: r  d9 N# C* w
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