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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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    发表于 2018-4-27 06:18 |只看该作者 |正序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    本帖最后由 elim 于 2018-4-27 06:28 编辑 6 \1 @8 V) \! k, M
    - w8 S& C. E' |+ Z2 [: o
    题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)1 M( i$ u) i2 f9 _- ]0 {3 D& X6 w
    7 z" E- e, i: a( I/ O
    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 _1 V) S$ a$ g4 d. k' \
    : a1 J5 e  g; A( m: _对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。1 }! k2 r: P- l! `1 q% l' M

    % L  u# J3 B) e: w, v
    4 e! G! ?5 C! I5 V% q: h
    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
    # O/ Z) W( F! B  v9 I6 t0 k! Q, ]9 ^5 r; H9 G' j
    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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)
    $ i! ?6 n- B) R  D/ S  a# t. B% c% t
    \(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)7 E: l: h7 g& E' w3 T0 c2 u
    4 Y& Y! v& h. N  r6 P
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)1 U/ k7 q) F1 _0 K& M
    3 u8 C- F: z2 |7 L; c5 f9 L! _
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)4 h$ E) C. E+ f3 ~' S

    8 T5 l2 `, t8 U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?
    ' J! D: R- D8 G" h
    * i2 s  `: U3 O) X7 n+ F1 u8 r# {
    , g) u7 D* B7 c3 O3 T
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