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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
    8 h) @( ^  g7 n- {/ h/ e* J! }' C) K7 C5 V' D
    题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)
    $ e2 t( T$ W6 z6 ]$ H
    ( v  C9 W1 W% Y! |) `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。
    ) p1 n5 F2 ~* I3 x; x# W# U, K1 D- [
    对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。* x7 C; q( c9 Q5 `% Y+ \

    4 N0 ^3 U; u  t" J3 b% r8 H9 R2 A
    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
    2 i: h% j/ X4 @5 R
    $ F7 u' C4 i; Y# @9 f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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)+ ^, y* l& u- Z% q* }

    ) |+ X. C- R) M\(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)
    " l" ?  I5 r; T/ z( t& [& E1 W
    * i: h! O& d+ u! L\(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)
    1 X7 y( n# r4 }; |( F: K9 V, K8 f2 O( l1 U& l3 }% N- [
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)( @2 P2 e/ r; f# j# O# y& a) J0 ?/ L  x
    4 M2 q6 p) H/ Y5 j2 \
    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?
    - Q, Y5 [: c$ ]
    2 b7 z& Q! `) e; R4 k# n1 R) x
    ) c7 V7 h3 g# J$ ~, E/ o
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