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¿Por qué son $\lfloor\zeta(\zeta(n))\rfloor$,$\left\lfloor\frac{1}{\zeta(n)-1}\right\rceil$, y $\lceil\Gamma(\zeta(n)-1)\rceil$ tan similares?

Estuve investigando por primera vez la secuencia (A111000) definido por la función $$a_n = \lfloor\zeta(\zeta(n))\rfloor$$ donde $\zeta(n)$ es la de Riemann Zeta Función y $$\lfloor x \rfloor = \max\{m \in \mathbb{Z} \mid m \leq x\}$$ también conocida como la función del suelo. Comienza la secuencia, $a_n = 2, 5, 12, 27, 58, 120, ... \text{ for } n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...$

Luego traté de investigar otras funciones relativas a la Función Zeta de que podría satisfacer el requisito de que la parte positiva del límite infinito, tiende hacia el infinito. Esto me llevó a $$b_n = \left\lfloor\frac{1}{\zeta(n)-1}\right\rceil$$ donde $\lfloor x \rceil = \left\lfloor x + \frac{1}{2} \right\rfloor$. Y en segundo lugar, $$c_n = \lceil\Gamma(\zeta(n)-1)\rceil$$ donde $\Gamma(n)$ es la Función Gamma y $$\lceil x \rceil = \min\{n \in \mathbb{Z} \mid n \geq x\}$$ He encontrado que, por alguna razón, la que genera las secuencias eran muy similares. $$a_n = 2, 5, 12, 27, 58, 120, 245, 498, 1006, 2024, 4064, 8149, 16327, 32692, ...$$ $$b_n = 2, 5, 12, 27, 58, 120, 245, 498, 1005, 2024, 4064, 8149, 16327, 32692, ...$$ $$c_n = 2, 5, 12, 27, 58, 120, 245, 498, 1005, 2023, 4064, 8149, 16327, 32692, ...$$ El que parecía ser el mismo para casi todas las $n$. He probado hasta a $n = 1000$ y encontraron las siguientes observaciones para ser verdad hasta que punto. $$a_n \geq b_n \geq c_n \text{, and by Squeeze Theorem, if } a_n = c_n \text{ then } a_n = b_n = c_n$$ $$a_n - c_n \leq 1$$ Tengo curiosidad por qué estos valores son similares. Hay cierta igualdad o cerca de igualdad no sé acerca de. Es posible demostrar mis observaciones? Cómo?

3voto

huda Puntos 309

La cercanía de estos términos se desprende de las Stieltjes de expansión de la serie de la Riemann Zeta función y la expansión de la serie de la función gamma. Tenemos

$$ \zeta(s) = \frac{1}{s-1} + \sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{n!}\gamma_n(s-1)^n $$

donde $\gamma_n$ son los Stieltjes constantes.

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