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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
    4 x" Q) b3 D: C5 b- l
    / H5 _1 N2 v* b8 n; q% a0 F题:\(a_1 > 0,\;a_{n+1} = \ln(1+a_n)\)求\( \lim_{n\to\infty}\frac{n(na(n)-2)}{\ln n}\)
    ( c* i- A. x$ E3 h/ Q; Z' K( G8 {
    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。1 b; u! f$ m6 j4 z: C% N

    * C: l9 e  k+ F对软件 pari/gp, 如何估计这种迭代的累计误差? 谢谢指教。
    + G0 [# t+ c& d
    / K& K$ d0 i4 o) \8 o( t% Z0 l& x* z' f
    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
    6 F7 K5 A- J9 s) K
    ) p3 |& @- `  m/ S# x* U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\(0\le A=\ln(1+A).\;\therefore\;\lim_{n\to\infty}a_n = 0\)
    ( P) d0 U% [" M1 Y, R1 l, M; L" K' T3 B! L
    \(\lim_{n\to\infty} na_n = \lim_{n\to\infty}\frac{n}{a_n^{-1}}\overset{Stolz}{=}\lim_{n\to\infty}\frac{1}{a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1}}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_na_{n+1}}{a_n-a_{n+1}}=\lim_{x\to 0}\frac{x\ln(1+x)}{x-\ln(1+x)} = 2\)
    3 `; a; K: U( e
    2 j! [, T! [% {' A8 s% z( i\(\lim_{n\to\infty}\frac{n-\frac{2}{a_n}}{\ln n} \overset{Stolz}{=} \lim_{n\to\infty}\frac{1-2(a_{n+1}^{-1}-a_n^{-1})}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{a_n/6 + O(a_n^2)}{\ln(1+\frac{1}{n})}=\lim_{n\to\infty}\frac{na_n}{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\frac{1}{3}\)* J* d" p' E( G2 O
    + z5 G: E8 m' p8 n
    \(\lim_{n\to\infty}\frac{n(na_n-2)}{\ln n} = \frac{2}{3}\)% W) u$ l  r  G& O& K0 e
    & e  I/ [( l& L% {0 R% [
    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?1 q. H- `3 u8 o
    9 x$ v; |  ?2 E2 s! I! j1 S  t, x
      [4 X9 f2 e; }
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