5 votos

Duda cálculo (límites): $\theta - \cfrac{\theta^3}{3!} < \sin \theta < \theta$ usar para resolver el límite.

La siguiente es la pregunta que me he estado tratando de resolver, pero no puede conseguir bastante de él:

$$\lim_{n\rightarrow \infty} \sin\left(\cfrac{n}{n^2+1^2}\right) + \sin\left(\cfrac{n}{n^2+2^2}\right) + \cdots + \sin\left({\cfrac{n}{n^2+n^2}}\right) $$

Estoy necesarios para hallar el valor del límite anterior. Lo único que podía pensar es tomar $n^2$ comunes del numerador y el denominador de cada término.

$$\lim_{n\rightarrow \infty} \sin\left(\cfrac{1/n}{1+1^2/n^2}\right) + \sin\left(\cfrac{1/n}{1+2^2/n^2}\right) + \cdots + \sin\left({\cfrac{1/n}{1+n^2/n^2}}\right) $$

Ahora desde $n \to \infty$, entonces no debería de cada término dentro de la función seno ser cero y por lo tanto el valor de límite de cero? A donde voy mal en este enfoque?

También, he encontrado un truco para este tipo de pregunta se especifica en mi libro como:

Para utilizar la siguiente desigualdad : $$\color{blue}{\theta - \cfrac{\theta^3}{3!} < \sin \theta < \theta }$$

Y, a continuación, reemplazar $\theta$$\cfrac{n}{n^2+k^2}$. Nunca he visto esta desigualdad antes, puede que nadie se refieren a la prueba de esta desigualdad? (o dar la prueba).

EDITAR:

Después de trabajar con las sugerencias publicadas en los comentarios y respuestas: (y el enlace de el duplicado del post)

Hago la siguiente ecuación:

$$ \lim_{n \to \infty} \sum_{k=1}^{n} \cfrac{1}{n} \left(\cfrac{1}{1+(k/n)^2}\right)$$

¿Cómo puedo convertir esto en parte Integral de ahora?

4voto

Ken Puntos 687

El problema diciendo que "cada término va a 0, por lo que la suma llega a 0" es que si bien cada individuo plazo llega a 0, el número de términos que se extiende hacia el infinito, por lo que el viento con (aproximadamente) un límite de $0 \times \infty$, lo que significa que usted tiene que hacer algo más para conseguir el límite de trabajo.

En cuanto a la aproximación, se trata de la expansión en series de Taylor de $\sin{\theta} = \theta - \frac{1}{3!} \theta^3 + \frac{1}{5!} \theta^5 - \dots$, donde usted puede conseguir las dos desigualdades mediante el truncamiento de la serie y buscando en el término de error - aunque sólo sea el caso de positivos $\theta$.

3voto

Kay K. Puntos 4197

(Prueba sin serie de Taylor)

Primero probamos el lado derecho. $$\begin{align} &f(x)=\sin x, \quad g(x)=x\\ &f(0)=g(0)\\ &f'(x)=\cos x \leq 1=g'(x)\\ &\therefore f(x)\leq g(x) \end {Alinee el} $$

Ahora se demuestra el lado izquierdo. $$\begin{align} &h(x)=x-\frac{x^3}{3!},\quad f(x)=\sin x\\ &h(0)=f(0)\\ &f'(x)-h'(x)=\cos x-\left(1-\frac{x^2}{2}\right)\\ &f'(0)-h'(0)=0\\ &f''(x)-h''(x)=-\sin x+x\geq 0 \text{ (we proved it above)}\\ &\therefore h'(x)\leq f'(x)\quad\text{and}\quad h(x)\leq f(x) \end {Alinee el} $$

2voto

Brevan Ellefsen Puntos 3175

Sugerencia

Como señaló en los comentarios, la expansión de Taylor $\sin(x)$ es %#% $ #%

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