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Los límites de las soluciones a $x\sin x = 1$

Deje $x_n$ ser la secuencia de aumento de soluciones a $x\sin{x} = 1$. Definir $$a = \lim_{n \to \infty} n(x_{2n+1} - 2\pi n) $$

y $$b = \lim_{n \to \infty} n^3 \left( x_{2n+1} - 2\pi n - \frac{a}{n} \right) $$

Estos límites pueden ser evaluados, pero que parece ser el primer límites en alguna secuencia. ¿Cómo podemos encontrar una fórmula general para todos los límites en esta secuencia?

(Por ejemplo, $$c = \lim_{n \to \infty} n^5\left( x_{2n + 1} - 2\pi n - \frac{a}{n} - \frac{b}{n^3} \right) $$ podría ser el siguiente en la secuencia).

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Argo Puntos 161

Porque siempre está evaluando el límite, esto es un asintótica de expansión de la expresión explícita de las soluciones. Escribir

$$x=2\pi n +\epsilon$$ Usted obtener $$\sin \epsilon=\frac{1}{2\pi n +\epsilon}$$

Su primer límite en esta notación es $$a=\lim_{n\to\infty}n\epsilon$$ Estamos buscando la serie para $\epsilon$ expandido en inversa poderes de $n$.

$$z=\frac{1}{2\pi n} = \frac{1}{\frac{1}{\sin \epsilon}-\epsilon}=f(\epsilon)$$

Formalmente, esto se hace. Utilice el Lagrange Inversión Teorema de expresar la inversa de a $f(\epsilon)$ poder de una serie de $z$:

$$\epsilon(z)=\sum \frac{z^k}{k!} \lim_{x\to 0}\frac{d^{k-1}}{dx^{k-1}}\left(\frac{x}{f(x)}\right)^k$$ $$=\sum \frac{z^k}{k!} \lim_{x\to 0}\frac{d^{k-1}}{dx^{k-1}}\left(\frac{x}{\sin x}-x^2\right)^k$$

El primer término (k=1): $$\lim_{x\to 0}\left(\frac{x}{\sin x}-x^2\right)=1$$ El segundo término (k=2): $$\lim_{x\to 0}\frac{d}{dx}\left(\frac{x}{\sin x}-x^2\right)^2=$$ $$\lim_{x\to 0}2\left(\frac{x}{\sin x}-x^2\right)\left(\frac{\sin x-x \cos x}{\sin^2 x}-2x\right)=0$$

Mathematica dice que el tercer término es $-5$ y el cuarto es de nuevo de cero. Usted puede escribir

$$\epsilon=\frac{1}{2\pi n}-\frac{5}{3!}\frac{1}{(2\pi n)^3}+\frac{169}{5!}\frac{1}{(2\pi n)^5}-\frac{15063}{7!}\frac{1}{(2\pi n)^7}\cdots$$

Me doy cuenta de que esto no es una solución muy elegante y los términos en la expansión no parecen seguir ningún patrón simple - la función de $f$ es demasiado feo. Yo hice la mitad de este en papel por lo que si hice alguna errores estúpidos, por favor, seleccione el.

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