判断一个无穷多项的求和式子是否收敛
令函数 \(\def\Ln{\textrm{Ln}} \Ln(x)\) 的取值如下:如果 \(x \gt e\),那么 \(\Ln(x)=\ln(x)\),
否则 \(\Ln(x)=1\)。
然后对于 \(i=0,1,2,\dots,\ \Ln^{(i)}(x)\)的含义如下:
如果 \(i=0\),那么 \(\Ln^{(i)}(x)=x\),
否则 \(\Ln^{(i)}(x)=\Ln\left(\Ln^{(i-1)}(x)\right)\)。
定义函数 \(f(n)=\prod_{i=0}^\infty\Ln^{(i)}(n)\),
问 \(\D\sum_{n=1}^\infty\frac 1{f(n)}\) 是发散的,还是收敛的?如果收敛,它的值是多少? 好问题。
我想这个问题的背景应该是:
\[ \sum \frac{1}{n},\ \sum \frac{1}{n \ln n},\ \sum \frac{1}{n \ln n \ln \ln n},\ \dots\]
皆发散。 转化为积分收敛问题即可,应该不难 \[ \begin{eqnarray*} \int_1^{\infty}\frac{1}{f(t)}\mathrm{d}t &=& \sum_{n=0}^{\infty} \int_{^ne}^{^{n+1}e}\prod_{j=0}^n \frac{1}{\ln^{(j)} t}\mathrm{d}t\\ &=& \sum_{n=0}^{\infty} \left( \ln^{(n+1)} {^{n+1}}e - \ln^{(n+1)}{^n}e\right) \\ &=& \sum_{n=0}^{\infty}1.\end{eqnarray*} \] 根据积分的结果,我们有一个意外的发现:
$ln^{**}(n)$的导数是$1/f(n)$。
$f(n)$的定义参见$1$楼。
$ln^{**}(n)$的定义如下:
$ln^{**}(1)=0$,$ln^{**}(n)=ln^{**}(ln(n))+1$。
例如:
$ln^{**}(e)=1$,
$ln^{**}(e^e)=2$,
$ln^{**}(e^{e^e})=3$,
$ln^{**}(e^{e^{e^e}})=4$,
…… 5楼的定义是不完整的,如同仅用阶乘是无法定义gamma函数的 所以应该是利用1/f(n)的积分可以定义这个函数
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