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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 4 r7 w, ~  `$ B4 r3 \) `& h

    + X' W) I# U% \) S8 ?题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)8 n4 h+ b4 p! Y/ B* ?2 E; h$ I
    + e: A3 @% Q3 v0 J- r5 s2 l
    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。
    " ?: V- u8 b" m, n2 P9 Y
    " ~7 {6 H" i  w! e! D对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。
      j, j3 S- C! q; g; U! ^% y5 G4 g' v
    & B4 o0 f8 S. _" I1 C0 L* x
    ) ^# A$ Z) T- x" @
    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 C3 `0 _- i; f, L& g$ `' [0 ^) h. W

    ! f# N  g# c  N/ }7 M8 h( N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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)1 k% \8 P* s7 {2 ]4 z0 t/ J

      N! ~$ E: b( i: i) C, T& H3 \\(\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\)
    $ j% u, x6 o' @, r! N2 h  G) ?, W3 {/ @) T/ v! M
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)7 Y0 j, B! n" G1 R/ Q6 P( k
    $ O6 C6 `/ r" u
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)
    ; k' n$ E' K  Y- d  l& l& ~' _
    9 v! G# g  F$ p6 G- ?6 A- q. 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?3 F( F8 ^" z) ^+ e5 H
    0 |( A  I: M5 n& x& R4 |7 i
    ) a' e; ?7 L& X* h) _
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