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Cómo demostrar este límites $\lim_{n\to\infty}\frac{v_{5}(1^1\cdot 2^2\cdot 3^3\cdot 4^4\cdots\cdot n^n)}{n^2}=\frac{1}{8}$

Interesante pregunta:

Que indica que $v_{p}(a)$ el exponente del primer número $p$ en la facturización primera de $a$,

Mostrar que %#% $ #%

Mi idea: desde $$\lim_{n\to\infty}\dfrac{v_{5}(1^1\cdot 2^2\cdot 3^3\cdot 4^4\cdots\cdot n^n)}{n^2}=\dfrac{1}{8}$ $ y es bien saber $$1^1\cdot 2^2\cdot 3^3\cdot 4^4\cdots\cdot n^n=\dfrac{(n!)^n}{1!\cdot 2!\cdot 3!\cdots (n-1)!}$ $ así $$v_{5}(n!)=\lfloor \dfrac{n}{5}\rfloor+\lfloor\dfrac{n}{5^2}\rfloor+\lfloor\dfrac{n}{5^3}\rfloor+\cdots+\lfloor\dfrac{n}{5^k}\rfloor+\cdots=\sum_{i=1}^{\infty}\lfloor\dfrac{n}{5^k}\rfloor$ $ entonces lo no puedo.

Gracias

3voto

Roger Hoover Puntos 56

Explotación: %#% $ de #% se queda muy poco que ver.

1voto

Creo que es mejor contar directamente.

Tenemos $5+10+15+...+5[n/5]=5\frac{[n/5]([n/5]+1)}{2}$ cuenta un factor de $5$ de cada múltiplo de $5$ elevado a la potencia del número de ha.

A continuación, $25+50+75+...+25[n/25]=25\frac{[n/25]([n/25]+1)}{2}$ cuenta un factor de $5$ de cada múltiplo de $25$ elevado a la potencia que aparece. Aviso el otro factor $5$ ofrece se ya se ha contado en la suma anterior.

Y así, el siguiente recuento $125+250+...+125[n/125]=125\frac{[n/125]([n/125]+1)}{2}$.

Le suma ahora bien, todas estas sumas

$$5\frac{[n/5]([n/5]+1)}{2}+25\frac{[n/25]([n/25]+1)}{2}+125\frac{[n/125]([n/125]+1)}{2}+...$$

Es suficiente para calcular el límite de la $n$ un poder de $5$, $n=5^N$. La suma se convierte en

$$5\frac{5^{N-1}(5^{N-1}+1)}{2}+25\frac{5^{N-2}(5^{N-2}+1)}{2}+...+5^N\frac{1(1+1)}{2}\\=\frac{(5^{2N-1}+5^N)+(5^{2N-2}+5^{N})+...+(5^N+5^N)}{2}\\=\frac{5^N\frac{5^N-1}{5-1}+N5^N}{2}\\=\frac{5^{2N}-5^N+4N5^N}{8}$$

Debemos dividir esta por $5^{2N}$ y tomar el límite, que es $1/8$. Para $n$ que se mueve a lo largo de los poderes de 5 además de un poco el trabajo es similar.

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