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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
    ( B( R/ ~. p3 ]6 N8 l, R
    8 [- K! I6 r6 M! z( I5 E题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\). I7 L3 N' V' S
    ; J6 h/ n2 ~- L3 l+ z
    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。
    ; \9 O$ {7 U  X  j; v* c( y. C2 f2 K- }9 v$ q+ i" [; O2 A/ i8 `
    对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。
    " C9 I7 W. B2 U" R* W& _5 U% F* I* _- J( D. B# I
    ; z, K9 M! k- y6 F5 U9 n( U- {
    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 , d$ L7 ]6 h. ?8 D

      Q: ]/ e3 ]# S+ \+ O3 O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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)
    + ]/ O5 n/ G+ @, i
    % X6 d0 D/ u' P" R\(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)! |1 g  O8 J- e/ S

    ) D$ f% l4 j8 }% u' P/ M* ^) o\(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)2 `" B7 O5 w2 y: R9 m+ o
      s$ o  C! W: c5 M- Z5 i# M7 M
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)
    + G9 k& W: ?$ f4 J" T5 ~6 p
    1 k4 I# r) F, A4 S% x6 X( Z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?; o; U1 d* j. L+ b
    2 U  r2 q, r( m' f
    * U" W& ^; G. P/ p7 Q
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