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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 " H! o0 V) a% b
    ( q. `% k# Q6 o
    题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)
    ; k$ H% @  o/ P* B; a7 d8 J
    . T! M1 [+ m6 X& e; u- W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。2 H+ l  n& e' o( \) s# Y

    9 g% K( V# x2 V; M9 \对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。
    ! {$ w. y% D. g* ~- f6 U
    0 _: C% F" i# z7 \( r% }4 R7 C2 t
    0 a  x1 |8 Q* f3 R) V
    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
    - _3 P/ H9 s5 O  ^1 v5 S% a0 z6 J' t' Y0 m+ K; L5 R7 Y+ 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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)0 Y! q% b. Q, W& Q4 }" g! n

    $ ?  r6 U. z4 {. ~+ S\(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)4 B& C1 w. B- l& C/ H9 E, H5 L

    ; ?; ?( p- |8 Y* `5 J\(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\). q# [2 L. `/ A$ y6 T

    4 ]; G! k0 B& L5 s: K1 Y\(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)
    4 J. b4 U9 B4 [
    + @" g' z- y) l" G( C) v0 B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?
    , R0 {+ I  W2 Y- r1 C. y
    , [& V/ V' d9 a# @; m$ n4 k
    ' y. m% z2 k* A9 ]1 b1 s# X
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