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Es $c + \sin c + \sin\sin c + \sin\sin\sin c + \cdots$ convergente?

Pensé acerca de las secuencias, y tuve una idea.

Vamos a definir una secuencia $(a_i)$ tal que $$a_0 = c \qquad\text{and}\qquad a_{n+1}=\sin a_n$$ donde $c$ es arbitrario constante. También vamos a definir $$S_N := \sum_{i=0}^Na_i=c\;+\;\sin c\;+\;\sin\sin c\;+\;\cdots\;+\;\underbrace{\sin\sin\cdots\sin}_{N\text{ times}} c$$

Es $\lim_{N\to\infty} S_N$ convergente o divergente?

El problema es que no tengo idea de cómo lo puedo hacer, o si es posible, incluso, determinar el $a_n$. O si es posible mostrar si la suma converge.

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Amala Puntos 1115

Vamos a denotar $\sin^{[n]}c$ $n$- a veces iteración de $\sin$. Es bastante claro que podemos muy bien suponer $c \in (0,1]$, ya que la primera iteración $\sin c$$[-1,1]$. Si $\sin c = 0$ es trivial, si $\sin c = [-1,0)$, sólo voltear el signo en los siguientes argumentos.

Primero nos tenga en cuenta que por la concavidad de $\sin$, $\sin x \geq x\sin 1$ para $x \in (0,1]$.

Ahora, dada cualquier $\epsilon \in (0,\sin c)$, ya que el $a_n$ es estrictamente decreciente, el conjunto $\{n:a_n \geq \epsilon\}$ (no vacío) tiene un elemento mayor $N$, en particular, se sostiene que siempre podemos encontrar $N$ tal que $\epsilon \sin 1 \leq \sin^{[N+1]} c < \epsilon$.

Por la concavidad de $\sin$ $\sin^{[N+1+k]}(c) \geq \epsilon^{-k} (\sin \epsilon)^k \sin^{[N+1]} c \geq \epsilon^{-k} (\sin \epsilon)^k \epsilon \sin 1$ tiene para todos los $k \in \mathbb{N}$, por lo que, en particular,$\sum_{k=0}^\infty a_{N+1+k} \geq \sin (1) \epsilon (1 - \epsilon^{-1} \sin \epsilon)^{-1}$.

Desde $\epsilon (1 - \epsilon^{-1} \sin \epsilon)^{-1} \to \infty$$\epsilon \to 0$, podemos concluir que para cualquier $K > 0$, podemos encontrar $N$ tal que $\sum_{n=N+1}^\infty a_n > K$, por lo tanto la suma diverge.

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