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¿Prueba simple de que$(1 + 1/n)^n$,$n \in \mathbb N$, está delimitado arriba?

Aquí es el contexto del problema. Me gustaría demostrar que la secuencia $$a_n = \left( 1 + \frac 1n \right)^n$$ converges using the monotone convergence theorem. It is straightforward using Bernoulli's inequality to show that $\{a_n\}$ es cada vez mayor. Para concluir la secuencia converge basta para mostrar que está delimitada por encima.

La caja de herramientas disponibles es limitada. Sólo la básica ordena las propiedades de campo, la desigualdad de Bernoulli, etc. No hay funciones exponenciales o logaritmos están disponibles.

Un argumento que es esencialmente idéntica a la prueba de que $\{a_n\}$ es el aumento muestra que la secuencia $$ b_n = \left( 1 + \frac 1n \right)^{n+1}$$ is decreasing. Since $\{b_n\}$ is trivially bounded below it converges, and an application of the limit law shows $\{a_n\}$ converges to the same limit. This means I have a simple proof that $\{ a_n\}$ converges. I'm curious if I am missing an easy way to work only with $\{a_n\}$. Mi pregunta es la del título:

Hay una prueba simple que $\{a_n\}$ está delimitado por encima?


Editado para añadir: gracias por las sugerencias hasta el momento. El contexto exacto del problema es un ejemplo de un análisis real de la clase. Los estudiantes son conscientes del hecho de que la línea es un completo ordenado de campo, hemos visto la definición de una secuencia convergente, han demostrado algunos límite de las leyes, y acabo de ver la prueba de la monotonía teorema de convergencia. El teorema del binomio y todo lo relacionado de la serie aún no se conoce. Yo podría trabajar a través de la prueba del teorema del binomio, pero estoy buscando a ver si pasa a ser una realidad simple prueba de acotamiento de $\{a_n\}$, no es mucho más difícil que la prueba de que $\{b_n\}$ está delimitado a continuación. No soy consciente aún de cualquier prueba, de ahí mi pregunta.

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Michael Rozenberg Puntos 677

Por el teorema binomial $$1<a_n=1+1+\frac{1}{2!}\left(1-\frac{1}{n}\right)+\frac{1}{3!}\left(1-\frac{1}{n}\right)\left(1-\frac{2}{n}\right)+...+\frac{1}{n!}\left(1-\frac{1}{n}\right)...<$ $ $$<2+\frac{1}{2!}+\frac{1}{3!}+...+\frac{1}{n!}<2+\frac{1}{2}+\frac{1}{2^2}+...+\frac{1}{2^{n-1}}<...$ $ ¿Puedes terminarlo ahora?

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Ya Basha Puntos 130

Pista: muestra que $a_n-1\leq 1+\frac12+\frac14+\cdots+\frac1{2^{n-1}}$

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Peter Szilas Puntos 21

Insinuación:

1) $ \ binom {n} {k} \ frac {1} {n ^ k} \ le \ frac {1} {k!}, K \ in \ mathbb {N} $ .

2) $(1+ \frac{1}{n})^n =$

$\sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k}(\frac{1}{n})^k \le \sum_{k=0}^{n}\frac{1}{k!}$

3) Límite superior:

$\sum_{k=0}^{n} \frac{1}{k!} \le 1+ \sum_{k=0}^{n}\frac{1}{2^k} < 3$ .

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zardos Puntos 41

También usaría el teorema de Binomial pero estimaría un poco diferente usando una suma telescópica:

\begin{eqnarray*} \left(1+\frac{1}{n}\right)^{n} & = & 1+1 +\sum_{k=2}^n\frac{n(n-1)\cdots (n-k+1)}{n^k}\cdot\frac{1}{k!}\\ & < & 2 +\sum_{k=2}^n\frac{1}{(k-1)k}\\ & = & 2 +\sum_{k=2}^n\left( \frac{1}{k-1}-\frac{1}{k}\right)\\ & & 2 + 1- \frac{1}{n} = 3-\frac{1}{n} \end {eqnarray *}

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user90369 Puntos 26

Sin el uso de $\,b_n\,$ puede utilizar, por supuesto, lo que los otros han escrito!

No hay nada que añadir.


Dado: $\,a_n\,$ monótona creciente y $\,b_n\,$ monótona decreciente y $\,a_n<b_n\,$ para todos los $\,n>0$

Prueba: $~2= a_1 \leq a_n \leq \lim\limits_{n\to\infty} a_n = \lim\limits_{n\to\infty} b_n \leq b_n \leq b_1 = 4$

Por lo tanto, $\{a_n\}$ está acotada. Ese es el camino más corto.

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