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Encontrar un $N$, de modo que $\sum_{n=1}^\infty {\ln n\over n^2}$ entre $\sum_{n=1}^N {\ln n\over n^2}$ $\sum_{n=1}^N {\ln n\over n^2} + 0.005$

Este es un ejercicio de Cálculo-2 curso "de la Secuencia y de la Serie":

Encontrar un $N$, de modo que $$\sum_{n=1}^\infty {\ln n\over n^2}$$ es entre $$\sum_{n=1}^N {\ln n\over n^2}$$ y $$\sum_{n=1}^N {\ln n\over n^2} + 0.005$$

My solution:

I use the following inequality $$\int_{n+1}^{\infty}{\ln x\over x^2}dx={\ln(n+1)+1 \over n+1}< 0.005$$ Pero, ¿cómo resolverlo?

En su lugar, puedo usar R para calcular y obtener la respuesta correcta de 1685.

R código:

## Q11
f <- function(x) log(x) / x^2
n <- 1e7
limit <- sum(f(x = 1:1e7))
for (i in 1:n){
  if(sum(f(x = 1:i)) < limit & limit < sum(f(x = 1:i)) + 0.005){
    print(i)
    break
  }
}
# [1] 1685

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Renan Puntos 6004

Sugerencia. Observe que la ecuación $$ 1+ \ln x = \frac{1}{200}x \tag1 $$ puede ser reescrito sólo por la exponenciación como $$ -\frac{x}{200}e^{-\dfrac{x}{200}}=-\frac{1}{200 \:e} \tag2 $$ que es de la forma $$ Xe^X=a $$

a continuación, utilice (la rama correcta de) la función de Lambert para obtener

$$x= -200 \:W_{-1} \left( -\frac{1}{200 \:e}\right) \approx 1686.03$$

W|devuelve este.

2voto

Claude Leibovici Puntos 54392

Desde Olivier Oloa dio la respuesta correcta, permítanme mostrarles cómo de buena es la aproximación de $W_{-1}(a)$ al $a$ es grande.

La primera orden da $$W_{-1}(a)\approx \log (-a)-\log (-\log (-a))+\frac{\log (-\log (-a))}{\log (-a)}$$ So, for $a=-\frac{1}{200 \:e}$, this gives $W_{-1}(a)\aprox -8.43079$ and so $x \aprox 1686.16$.

El cambio de la $0.005$ para su problema a $0.0005$ habría dado $x \approx 22005.9$, mientras que la solución exacta es $21997.4$.

No está mal, ¿no ?

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