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Escribe $\frac{1}{1-2^{-n}}$ como un producto infinito

Tengo el siguiente resultado, pero sin una prueba:

$$ g_n = \frac{1}{1-2^{-n}} = (1+2^{-n})(1+2^{-2n})(1+2^{-4n})\cdots = \prod_{j=0}^{\infty}(1+2^{-2^jn}), $$

Para demostrar que el resultado es correcto he definido la secuencia

$$ a_k(n) = \prod_{j=0}^k(1+2^{-2^jn}) = a_{k-1}(n)(1+2^{-2^kn}) \Rightarrow \\a_k(n) = a_{k-1}(n)(1+2^{-2^kn}) $$

Así que mi intento era mostrar que $g_n$ la solución de la secuencia anterior, cuando $k$ diverge.

Esto equivale a demostrar que $a_k(n) \sim g_n$ . Pero me he atascado y no sé qué hacer ahora... También estoy bastante seguro de que hay una solución más fácil que la que propongo.

Actualización:

Tenía otra pista... dado que

$$ g_n = \sum_{j=0}^{+\infty} (2^{-n})^j = lim_{k\rightarrow +\infty} \sum_{j=0}^{2^k-1} (2^{-n})^j = lim_{k\rightarrow +\infty} S_k $$

Observo que

$$ S_k = \sum_{j=0}^{2^k-1} (2^{-n})^j = \sum_{j=0}^{2^{k-1}-1} (2^{-n})^j + \sum_{j=2^{k-1}}^{2^k-1} (2^{-n})^j = \\ \sum_{j=0}^{2^{k-1}-1} (2^{-n})^j + 2^{-2^{k-1}n} \sum_{j=0}^{2^{k-1}-1} (2^{-n})^j = (1+ 2^{-2^{k-1}n})\sum_{j=0}^{2^{k-1}-1} (2^{-n})^j = (1+ 2^{-2^{k-1}n})S_{k-1} $$

Así que termino con una secuencia:

$S_k = S_{k-1}(1+ 2^{-2^{k-1}n}) \;,\; S_k \rightarrow \frac{1}{1-2^{-n}}$ ,

¿Es esto correcto? (Perdón por mi notación)

3voto

kobe Puntos 25876

Nota

\begin{align}(1 - 2^{-n})(1 + 2^{-n}) &= 1-2^{-2n}, \\ (1 - 2^{-2n})(1 + 2^{-2n}) &= 1 - 2^{-4n},\end{align} y así sucesivamente.

Así,

$$(1 - 2^{-n})(1 + 2^{-n})(1 + 2^{-2n})\cdots(1 + 2^{-2^jn}) = 1 - 2^{-2^{j+1}n},$$

o

$$(1 + 2^{-n})(1 + 2^{-2n})\cdots (1 + 2^{-2^jn}) = \frac{1-2^{-2^{j+1}n}}{1 - 2^{-n}}$$

Tomando el límite como $j\to \infty$ obtenemos el resultado.

0voto

Boris Puntos 322

Pero si se multiplica $g_n = (1+2^{-n})(1+2^{-2n})(1+2^{-4n})\cdots $ se obtiene $$g_n=(1+2^{-n}+2^{-2n}+2^{-3n}+2^{-4n}+2^{-5n}+2^{-6n}+2^{-7n})(1+2^{-8n})....$$ que a su vez forman una GP infinita con el primer término $a=1$ y la relación común $r=2^{-n}$ $$\frac{a}{1-r}$$

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