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Cálculo de un límite que implican Gammaharmonic de la serie

Es un hecho bien conocido que $$\lim_{n\to\infty} (H_n-\log(n))=\gamma$$

Ahora, si yo cambio un poco las cosas y usar el hecho de que $\displaystyle \Gamma \left( \displaystyle \frac{1}{ n}\right) \approx n$ al $n$ es grande, entonces me pregunto
si es posible calcular el siguiente límite en una forma cerrada

$$\lim_{n\to \infty}\left(\frac{1}{ \Gamma\left(\displaystyle \frac{1}{1}\right)}+ \frac{1}{ \Gamma\left( \displaystyle \frac{1}{2}\right)}+ \cdots + \frac{ 1}{ \Gamma \left( \displaystyle \frac{1}{ n}\right) }- \log\left( \Gamma\left(\displaystyle\frac{1}{n}\right)\right)\right)$$ cuando llamé a $\displaystyle \sum_{k=1}^{\infty}\frac{ 1}{ \Gamma \left( \displaystyle \frac{1}{ k}\right) }$ Gammaharmonic de la serie.
Puedo obtener aproximaciones, pero no puedo conseguir el preciso límite, y ni siquiera sé si puede ser expresado en términos de conocer constantes.

13voto

Leucippus Puntos 11926

De Wolfram Función Gamma de las ecuaciones (35)-(37) proporcionar \begin{align}\tag{1} \frac{1}{\Gamma(x)} = x + \gamma x^{2} + \sum_{k=3}^{\infty} a_{k} x^{k} \end{align} donde, $a_{1}=1$, $a_{2}=\gamma$,
\begin{align}\tag{2} a_{n} = n a_{1} a_{n-1} - a_{2} a_{n-2} + \sum_{k=2}^{n} (-1)^{k} \zeta(k) \, a_{n-k}. \end{align} Ahora, \begin{align}\tag{3} \sum_{r=1}^{n} \frac{1}{\Gamma\left(\frac{1}{r}\right)} \approx H_{n} + \gamma H_{n,2} + \sum_{k=3}^{\infty} a_{k} H_{n,k}, \end{align} donde $H_{n,r}$ son la generalización de la Armónica de los números dados por \begin{align}\tag{4} H_{n,r} = \sum_{s=1}^{n} \frac{1}{s^{r}}. \end{align} Ya que el límite es para valores grandes de $n$, $n \rightarrow \infty$, a continuación, utilizar la aproximación, Wolfram Armónico Número de Aproximaciones, \begin{align}\tag{5} H_{n,r} \approx \frac{(-1)^{r} \psi^{(r-1)}(1)}{(r-1)!} - \frac{1}{(r-1) \, n^{r-1} } \left( 1 + \mathcal{O}\left(\frac{1}{n}\right) \right) \end{align} para obtener \begin{align}\tag{6} \sum_{r=1}^{n} \frac{1}{\Gamma\left(\frac{1}{r}\right)} \approx H_{n} - \frac{\gamma}{n} + \sum_{k=2}^{\infty} \frac{(-1)^{k} a_{k}}{(k-1)!} \, \psi^{(k-1)}(1) + \mathcal{O}\left(\frac{1}{n^{2}} \right). \end{align}

Desde entonces, \begin{align}\tag{7} - \ln \Gamma\left( \frac{1}{n} \right) \approx \frac{\gamma}{n} - \ln(n) + \mathcal{O}\left(\frac{1}{n^{2}}\right) \end{align} entonces \begin{align}\tag{8} \sum_{r=1}^{n} \frac{1}{\Gamma\left(\frac{1}{r}\right)} - \ln \Gamma\left( \frac{1}{n} \right) \approx H_{n} - \ln(n) + \sum_{k=2}^{\infty} \frac{(-1)^{k} a_{k}}{(k-1)!} \, \psi^{(k-1)}(1) + \mathcal{O}\left(\frac{1}{n^{2}} \right). \end{align} Tomando el límite cuando $n \rightarrow \infty$ y el uso de \begin{align} \lim_{n \rightarrow \infty} \left( H_{n} - \ln(n) \right) = \gamma \end{align} entonces \begin{align}\tag{9} \lim_{n \rightarrow \infty} \left[ \sum_{r=1}^{n} \frac{1}{\Gamma\left(\frac{1}{r}\right)} - \ln \Gamma\left( \frac{1}{n} \right) \right] = \sum_{k=1}^{\infty} \frac{(-1)^{k} a_{k}}{(k-1)!} \, \psi^{(k-1)}(1). \end{align} Desde \begin{align}\tag{10} \psi^{(m)}(x) = (-1)^{m+1} m! \zeta(m+1, x) \end{align} entonces \begin{align}\tag{11} \lim_{n \rightarrow \infty} \left[ \sum_{r=1}^{n} \frac{1}{\Gamma\left(\frac{1}{r}\right)} - \ln \Gamma\left( \frac{1}{n} \right) \right] = \gamma + \sum_{k=2}^{\infty} a_{k} \zeta(k). \end{align}

8voto

Roger Hoover Puntos 56

Desde el Weierstrass producto para la función Gamma tenemos, como $x\to+\infty$: $$\frac{1}{\Gamma(1/x)}=\frac{1}{x}+\frac{\gamma}{x^2}+O\left(\frac{1}{x^3}\right)\tag{1}$$ y: $$\log\Gamma(1/x)=\log x -\frac{\gamma}{x}+O\left(\frac{1}{x^2}\right)\tag{2}$$ da que el valor del límite es: $$\gamma+\sum_{n=1}^{+\infty}\left(\frac{1}{\Gamma(1/n)}-\frac{1}{n}\right)=0.8188638872713\ldots\tag{3}$$

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