13 votos

$S=\sqrt{1}+\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{4}+\dots+\sqrt{m}$ es casi un entero. Encontrar $m$

Para una enteros $m$ e $n$, $1<m\le n$ , tenemos que encontrar la mejor $m$ , de modo que $S=\sqrt{1}+\sqrt{2}+\sqrt{3}+\sqrt{4}+\dots+\sqrt{m}$ es casi un entero.

  • Ejemplo: cuando $n=40$, entonces el mejor valor de $m$ es $38$, donde $S$ convertido $159.046\dots$

He utilizado Microsoft Excel y observa las sumas, término por término, de la serie, que no es una forma idónea para grandes valores de $n$.

El uso de ecuaciones matemáticas y fórmulas, no programas como Excel,

Cómo encontrar el mejor valor de $m$ si se nos dan los mayores valores de $n$?

18voto

Mark Fischler Puntos 11615

Vamos $$ F(m) \equiv \left| \sum_{n=1}^{m}\sqrt{n} - \left[ \sum_{n=1}^{m}\sqrt{n} \right] \right| $$ donde $[x]$ denota el entero más cercano a $x$. Un pequeño valor de $F(m)$ indica que la suma de los primeros $m$ raíces cuadradas es cerca de un entero.

Lo que realmente estás buscando es la secuencia de $m_i$ donde $m_i$ es monótona creciente con $i$ y para cada una de las $m_i$ $$ k < m_i \Longrightarrow F(k) > F(m_i) $$ Es decir, la secuencia de "más cercano a un entero sin embargo," los valores de $m$.

La forma más fácil de ver el inicio de esta secuencia es de notar que la forma asintótica de $\sum_1^m\sqrt{n}$ es $$ \sum_1^m\sqrt{n}\approx \frac1{\sqrt{n}}\left(\frac{2n^2}{3}+\frac{n}2 +\zeta(-\frac12) \sqrt{n}+\frac1{24}-\frac1{1920 n^2}+ \frac1{9216 n^4}-\frac{11}{163840 n^6}+\frac{65}{786432 n^8}\right) $$ A continuación, en Mathematica que gan definir $F[m]$ ya que la expresión, $G[m]$ como el Abs$[F[m]-$Ronda de$[F[m]]$ y hacer una serie de DiscretePlot de $G[m]$ ver donde conseguir nuevos mínimos.

Cuando usted hace esto para a $m=10^6$ usted encontrar la secuencia de $m_i$ es $$ \{ 3, 13, 22, 33, 38, 41, 54, 156, 761, 10869, 41085, 142625, 224015, 898612\ldots\} $$ Así, por ejemplo, cuando se $n=500$ el mejor valor de $m$ se $156$, punto en el cual $$ \sum_1^{156}\sqrt{n}\approx 1305.0000314264 $$ La secuencia de $m_i$ no en OEIS.


El siguiente número en la secuencia es $2750788$ y $$ \sum_1^{2750788}\sqrt{n}\approx 3041547064.000000030776 $$ Que la cercanía ($3\cdot 10^{-8}$) es una mejora importante respecto a su predecesor, que está fuera por un poco más de una parte en un millón.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X