求這個級數的值是多少?

sum_{i=2}^{infty }{frac{1}{i(lni)^{2} } } frac{1}{2(ln2)^2} +frac{1}{3(ln3)^2}+etc.

題主用一種自己yy的方法得出了frac{4ln2+1}{4(ln2)^2}<sum< frac{2ln2+1}{2(ln2)^2},sum就是那個和

那麼問題來了,喪(ji)心(ke)病(nan)狂(nai)的題主覺得這個上下界還♂ 不♂夠♂緊!

於是請各路高人來獻(hua)計(yang)獻(zhuang)策(bi).

P.S.題主不才,證明還是看得懂的,所以請各位大神附上證明,謝謝啦!

PP.S.留個坑填證明

====================2016/7/26更新封割線====================

由於abccsss大神已經給出了更好的上界證明,我就不用自己的上界證明獻醜了。

下面來說說下界:

(其實硬加到913可以得到一個更好的下界,但計算和表示遇到的困難要大得多)

(其實題主是初中生一枚,在以下證明中如有不恰當之處望不吝賜教)

首先,我們來先畫一個直角坐標系,然後把f(x)=frac{1}{ln^2x} [2,+infty )的圖像畫上去。

然而,機(dou)智(bi)的題主發現了兩個至關重要的事實:

1、這貨是嚴格單調遞減的;

2、這貨是下凸的。

由1、2可得,如果2leq n,nin N,則以(n,0),(n+1,0),(n,f(n)),(n,f(n+1))

為頂點做出的梯形的面積要大於f(x)與x軸形成的曲邊梯形的面積,即

frac{f(n)+f(n+1)}{2}>int_{n}^{n+1} f(x)dx (1)

把(1)兩邊用sum_{n=2}^{m-1}{} 求和,得

frac{f(2)+f(m)}{2}+sum_{n=3}^{m-1}{f(n)}> int_{2}^{m}f(x)dx  (2)

整理後可得

sum_{n=2}^{m}{f(n)}>int_{2}^{m}f(x)dx+frac{f(2)+f(m)}{2} (3)

對(3)兩邊取極限lim_{m 
ightarrow +infty }{} 即可得到原結論。證畢。


用 Mathematica 求出級數的值為 2.1097...

上界可改進為 frac{1}{2ln^22}+dfrac{3ln3-2ln2+1}{3ln^23-2ln^22}approx2.135

lambda 待定,令

frac{lambda }{n ln ^2n}+frac{1-lambda }{(n+1) ln ^2(n+1)} leqslant int_n^{n+1} frac{mathrm{d}x}{xln^2x} = frac{1}{ln n}-frac{1}{ln (n+1)}

lambda leqslant frac{n (n+1) ln n ln (n+1) (ln (n+1)-ln n)-n ln ^2n}{(n+1) ln ^2(n+1)-n ln ^2n}

暴力算得後面那串關於 n 單調遞增。於是可以取 n=2

lambda = frac{6ln2ln3(ln3-ln2)-2ln^22}{3ln^23-2ln^22} (approx0.335)

然後

sum_{n=2}^inftyfrac{1}{nln^2n}=frac{1-lambda}{2ln^22}+sum_{n=2}^inftyBig(frac{lambda}{nln^2n}+dfrac{1-lambda}{(n+1)ln^2(n+1)}Big)

leqslantfrac{1-lambda}{2ln^22}+sum_{n=2}^inftyBig(frac1{ln n}-frac1{ln(n+1)}Big)=frac{1-lambda}{2ln^22}+frac{1}{ln2}

=frac{1}{2ln^22}+frac{3ln3-2ln2+1}{3ln^23-2ln^22}


如果單純解答這個問題是很容易的

sum_{i=2}^{n}{frac{1}{iln^2i}} <sum_{i=2}^{infty}{frac{1}{iln^2i}} <sum_{i=2}^{n}{frac{1}{iln^2i}}+frac{1}{ln n} ,ngeq 2

sum_{i=2}^{n}{frac{1}{iln^2i}}+frac{1}{ln n} 表示上界

誤差Delta leqfrac{1}{ln n}

n=2,3,4...即可得到任意精度的上界

sum_{i=2}^{n}{frac{1}{iln^2i}}表示下界

誤差Deltaleqfrac{1}{ln n}

n=2,3,4...即可得到任意精度的下界

上面那個不等式,左邊顯然,右邊的話,利用

frac{1}{kln^2k}<int_{k-1}^{k}frac{1}{xln^2x}{
m{d}}x ,kgeq 2

於是sum_{i=n+1}^{infty}{frac{1}{iln^2i}} <int_{n}^{infty}frac{1}{xln^2x}{
m{d}}x=frac{1}{ln n}


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