Ένα όριο με γινόμενο και άθροισμα (2)

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
Κοτρώνης Αναστάσιος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3203
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 22, 2009 11:11 pm
Τοποθεσία: Μπροστά στο πισί...
Επικοινωνία:

Ένα όριο με γινόμενο και άθροισμα (2)

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Κοτρώνης Αναστάσιος »

Ας βρεθεί, αν υπάρχει, το όριο \displaystyle{\lim_{n\to+\infty}\frac{1}{\sqrt{n}}\left(1+\sum_{k=2}^{n}\prod_{i=1}^{k-1}\frac{n-i}{n+(i+1)}\right)}
Δεν έχω λύση..
Εσύ....; Θα γίνεις κανίβαλος....;

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Σεραφείμ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1872
Εγγραφή: Τετ Μάιος 20, 2009 9:14 am
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη - Γιάννενα

Re: Ένα όριο με γινόμενο και άθροισμα (2)

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Σεραφείμ »

\displaystyle{1 + \sum\limits_{k = 2}^n {\prod\limits_{i = 1}^{k - 1} {\frac{{n - i}}{{n + \left( {i + 1} \right)}}} }  =1+ \left[ {\frac{{n - 1}}{{n + 2}} + \frac{{\left( {n - 1} \right) \cdot \left( {n - 2} \right)}}{{\left( {n + 2} \right) \cdot \left( {n + 3} \right)}} + {\text{ }}..{\text{ }} + \frac{{\left( {n - 1} \right) \cdot \left( {n - 2} \right) \cdot {\text{ }}..{\text{ }} \cdot 2 \cdot 1}}{{\left( {n + 2} \right) \cdot \left( {n + 3} \right) \cdot {\text{ }}..{\text{ }} \cdot \left( {2 \cdot n} \right)}}} \right] = }

\displaystyle{ = 1 + \frac{1}{n} \cdot \left[ {\frac{{n \cdot \left( {n - 1} \right)}}{{n + 2}} + \frac{{n \cdot \left( {n - 1} \right) \cdot \left( {n - 2} \right)}}{{\left( {n + 2} \right) \cdot \left( {n + 3} \right)}} + {\text{ }}..{\text{ }} + \frac{{n \cdot \left( {n - 1} \right) \cdot \left( {n - 2} \right) \cdot {\text{ }}..{\text{ }} \cdot 2 \cdot 1}}{{\left( {n + 2} \right) \cdot \left( {n + 3} \right) \cdot {\text{ }}..{\text{ }} \cdot \left( {2 \cdot n} \right)}}} \right] = }

\displaystyle{ = \frac{n}{n} + \frac{1}{n} \cdot \left[ {\frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {n - 2} \right)! \cdot \left( {n + 2} \right)!}} + \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {n - 3} \right)! \cdot \left( {n + 3} \right)!}} + \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {n - 4} \right)! \cdot \left( {n + 4} \right)!}} + {\text{ }}..{\text{ }} + \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {n - n} \right)! \cdot \left( {n + n} \right)!}}} \right] = }

\displaystyle{ = \frac{n}{n} + \frac{1}{n} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left[ {\frac{{\left( {2 \cdot n} \right)!}}{{\left( {n - 2} \right)! \cdot \left( {n + 2} \right)!}} + \frac{{\left( {2 \cdot n} \right)!}}{{\left( {n - 3} \right)! \cdot \left( {n + 3} \right)!}} + \frac{{\left( {2 \cdot n} \right)!}}{{\left( {n - 4} \right)! \cdot \left( {n + 4} \right)!}} + {\text{ }}..{\text{ }} + \frac{{\left( {2 \cdot n} \right)!}}{{\left( {n - n} \right)! \cdot \left( {n + n} \right)!}}} \right] = }

\displaystyle{ = \frac{1}{n} \cdot \left[ {\frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 1}  \\  
\end{array} } \right)} \right] + \frac{1}{n} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left[ {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 2}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 3}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 4}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   0  \\  
\end{array} } \right)} \right] = }

\displaystyle{ = \frac{1}{n} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left[ {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 1}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 2}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 3}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 4}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   0  \\  
\end{array} } \right)} \right] = beacause\left\{ {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - m}  \\  
\end{array} } \right) = \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n + m}  \\  
\end{array} } \right)} \right\} = }

\displaystyle{ = \frac{1}{{2 \cdot n}} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left[ {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 1}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 2}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   0  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n + 1}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n + 2}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {2 \cdot n}  \\  
\end{array} } \right)} \right] = }

\displaystyle{ = \frac{1}{{2 \cdot n}} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \left[ {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 1}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n - 2}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   0  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n + 1}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {n + 2}  \\  
\end{array} } \right) + {\text{ }}..{\text{ }} + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   {2 \cdot n}  \\  
\end{array} } \right) + \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   n  \\  
\end{array} } \right)} \right] - \frac{{n + 1}}{{2 \cdot n}} = }

\displaystyle{ = \frac{1}{{2 \cdot n}} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot \sum\limits_{k = 0}^{2 \cdot n} {\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {2 \cdot n}  \\  
   k  \\  
\end{array} } \right)}  - \frac{{n + 1}}{{2 \cdot n}} \Rightarrow \boxed{1 + \sum\limits_{k = 2}^n {\prod\limits_{i = 1}^{k - 1} {\frac{{n - i}}{{n + \left( {i + 1} \right)}}} }  = \frac{1}{{2 \cdot n}} \cdot \frac{{n! \cdot \left( {n + 1} \right)!}}{{\left( {2 \cdot n} \right)!}} \cdot {2^{2 \cdot n}} - \frac{{n + 1}}{{2 \cdot n}}}}

Με χρήση του ασυμπτωτικού τύπου του Stirling, δηλαδή \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{n!}}{{\sqrt {2 \cdot \pi  \cdot n} }} \cdot {\left( {\frac{e}{n}} \right)^n} = 1} έχουμε

\displaystyle{\frac{1}{{\sqrt n }} \cdot \left( {1 + \sum\limits_{k = 2}^n {\prod\limits_{i = 1}^{k - 1} {\frac{{n - i}}{{n + \left( {i + 1} \right)}}} } } \right) \approx \frac{1}{{\sqrt n }} \cdot \frac{1}{{2 \cdot n}} \cdot \frac{{\sqrt {2 \cdot \pi  \cdot n}  \cdot {{\left( {\dfrac{n}{e}} \right)}^n} \cdot \sqrt {2 \cdot \pi  \cdot \left( {n + 1} \right)}  \cdot {{\left( {\dfrac{{n + 1}}{e}} \right)}^{n + 1}}}}{{\sqrt {2 \cdot \pi  \cdot \left( {2 \cdot n} \right)}  \cdot {{\left( {\dfrac{{2 \cdot n}}{e}} \right)}^{2 \cdot n}}}} \cdot {2^{2 \cdot n}} - \frac{{n + 1}}{{2 \cdot n \cdot \sqrt n }}}

Αγνοώντας τον παράγοντα \displaystyle{ - \frac{{n + 1}}{{2 \cdot n \cdot \sqrt n }}} που έχει όριο μηδέν έχουμε

\displaystyle{\frac{1}{{\sqrt n }} \cdot \left( {1 + \sum\limits_{k = 2}^n {\prod\limits_{i = 1}^{k - 1} {\frac{{n - i}}{{n + \left( {i + 1} \right)}}} } } \right) \approx \frac{{\sqrt {2 \cdot \pi  \cdot \left( {n + 1} \right)} }}{{\sqrt {\left( {2 \cdot n} \right)} }} = \frac{1}{2} \cdot \frac{{n + 1}}{n} \cdot \frac{{\sqrt \pi  }}{e} \cdot {\left( {\frac{{n + 1}}{n}} \right)^n} \cdot \sqrt {\frac{{n + 1}}{n}} }

και με δεδομένο ότι \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {\left( {\frac{{n + 1}}{n}} \right)^n} = e}, προκύπτει \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{1}{{\sqrt n }} \cdot \left( {1 + \sum\limits_{k = 2}^n {\prod\limits_{i = 1}^{k - 1} {\frac{{n - i}}{{n + \left( {i + 1} \right)}}} } } \right) = \frac{{\sqrt \pi  }}{2}}
Σεραφείμ Τσιπέλης
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης