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试证:lim(n→∞){n/[1/2+2/3+…+n/(n+1)]}^n/n=e^(γ-1)

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发表于 2020-11-13 08:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
题:试证\(\;\displaystyle\lim_{n\to\infty}{\small\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n}{n+1}}\big)^n=\;}e^{\gamma-1}\)
 楼主| 发表于 2020-11-13 12:19 | 显示全部楼层
题:试证\(\;\displaystyle\lim_{n\to\infty}{\small\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n}{n+1}}\big)^n=\;}e^{\gamma-1}\)
证:\(\because\underset{\,}{\;}\frac{1}{2}+\cdots+\frac{n}{n+1}\small=n+1-H_{n+1}=n-(\gamma_{n+1}+\ln(n+1)-1)\)
\(\therefore\underset{\,}{\quad}x_n=\frac{1}{n}\big(\frac{1}{1-a_n}\big)^n,\;\;(na_n{\small=\gamma_{n+1}-1+\ln(n+1)=O(\ln n)}).\)
\(\therefore\underset{\,}{\quad}\ln x_n=n\ln(1-a_n)-\ln n=n(a_n+O(a_n^2))-\ln n\)
\(\qquad=\gamma_{n+1}-1+\ln(1+\frac{1}{n})+O(\frac{\ln^2 n}{n})\to\gamma-1.\quad\small\square\)

【LSFI】(1.2)
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 楼主| 发表于 2020-11-13 12:49 | 显示全部楼层
awei 喜欢带\(\,\gamma\,\)的问题.
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发表于 2020-11-13 15:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 王守恩 于 2020-11-14 07:13 编辑
elim 发表于 2020-11-13 12:49
awei 喜欢带\(\,\gamma\,\)的问题.

elim!能把如此重要的两个数学常数绞在一起,太好了!

\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\ \frac{1}{n}\bigg(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n-1}{n} }\bigg)^n=e^{\ \gamma} \)

点评

谢谢, 这可以进一步推广  发表于 2020-11-14 03:19
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发表于 2020-11-13 17:07 | 显示全部楼层
楼上 elim 的帖子很好!已收藏。
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 楼主| 发表于 2020-11-14 03:19 | 显示全部楼层
题:试证\(\;\;\displaystyle\lim_{n\to\infty}{\small\frac{\scriptsize 1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n-k-1}{n-k}}\big)^n=\;}e^{\gamma+k}\;\;\small(k\in\mathbb{Z}).\)
证:\(\because\underset{\,}{\;}\frac{1}{2}+\cdots+\frac{n-k-1}{n-k}\small=n-k-H_{n-k-1}\)
\(\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\;\small=n-(\gamma_{n-k-1}+\ln(n-k-1)+k)\)
\(\therefore\underset{\,}{\quad}x_n=\frac{1}{n}\big(\frac{1}{1-a_n}\big)^n_,\;(na_n{\small=\gamma_{n-k-1}+k+\ln(n-k-1)=O(\ln n)}).\)
\(\therefore\underset{\,}{\quad}\ln x_n=-n\ln(1-a_n)-\ln n=n(a_n+O(a_n^2))-\ln n\)
\(\qquad=\gamma_{n+1}+k+\ln(1-\frac{k+1}{n})+O(\frac{\ln^2 n}{n})\to\gamma+k.\quad\small\square\)

注记:\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}{\small\frac{\scriptsize 1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=\;}e^{\gamma}\)
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发表于 2020-11-14 07:08 | 显示全部楼层
楼上 elim 的帖子很好!已收藏。
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发表于 2020-11-14 07:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 王守恩 于 2020-11-14 07:46 编辑
elim 发表于 2020-11-14 03:19
题:试证\(\;\;\displaystyle\lim_{n\to\infty}{\small\frac{\scriptsize 1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+ ...

\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{2}{3}+\frac{3}{4}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{1}{2}}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{3}{4}+\frac{4}{5}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{7}{6}}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{4}{5}+\frac{5}{6}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{23}{12}}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{5}{6}+\frac{6}{7}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{163}{60}}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{6}{7}+\frac{7}{8}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{71}{20}}\)
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{7}{8}+\frac{8}{9}+\cdots+\frac{n-1}{n}}\big)^n=e^{\gamma+\frac{617}{140}}\)
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发表于 2020-11-14 08:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 王守恩 于 2020-11-14 10:17 编辑
王守恩 发表于 2020-11-14 07:38
\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n}\big(\frac{n}{\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\cdots+\frac{n-1} ...


elim!能把如此重要的两个数学常数绞在一起,太不容易了!

\(\displaystyle\lim_{n\to\infty}\bigg(\sum_{k=1}^{n}\ \frac{\sqrt[n]{n}(k-1)}{n\ k}\bigg)^{n}=\frac{1}{e^{\gamma}}\)


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发表于 2020-11-15 08:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 wangyangke 于 2020-11-15 22:20 编辑

王守恩老师在论坛是明星闪耀了!王守恩老师就是曾经的awi或gbn网友吧,,,
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