求证:ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(n²+1)<2/3+2ln(n!)(n≥2,n∈N+),其中n!=n(n-1)(n-2)…4*3*2*1
求证:ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(n²+1)<2/3+2ln(n!)(n≥2,n∈N+),其中n!=n(n-1)(n-2)…4*3*2*1
您好,这道题可先证ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(n²+1) - 2ln(n!) 即需证明 ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(n²+1) - 2(ln1+ln2+ln3+...+ln n) 即需证明 ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(n²+1) -ln2²-ln3²-...-ln n²即需证明 ln((2²+1)/2²)+ln((3²+1)/3²)+…+ln((n²+1)/n²)即需证明 ln(1+1/2²)+ln(1+1/3²)+…+ln(1+1/n²)由于这里打出乘方不便,下面我就用a^b表示a的b次方。
这个不等式的左边当n趋于无穷时的极限等于 ln( (e^π-e^-π) / 4π ),大约是0.61吧,更精确的值您可以按计算器得到。这个式子的值随n增大而增大。所以说,对于大于1的正整数n,这个式子的最小上界就是这么多,换言之这个式子的值一定小于这个极限值。只要证明这一点,就能证明它小于2/3了。
这个极限值的证明,用到了正弦函数的无穷乘积形式,即
sin πx=πx(1-x^2/1^2)(1-x^2/2^2)(1-x^2/3^2)(1-x^2/4^2)……
将x=i(虚数单位)代入上式,得
sin πi=πi(1+1/1^2)(1+1/2^2)(1+1/3^2)(1+1/4^2)……
(e^(i*πi)-e^(-i*πi))/2i = 2πi(1+1/2^2)(1+1/3^2)(1+1/4^2)……
整理得(1+1/2^2)(1+1/3^2)(1+1/4^2)……=(e^π-e^-π) / 4π
ln[(1+1/2^2)(1+1/3^2)(1+1/4^2)……]=ln( (e^π-e^-π) / 4π )
ln(1+1/2^2)+ln(1+1/3^2)+ln(1+1/4^2)+……=ln( (e^π-e^-π) / 4π )
等式左边为无穷和。所以对于任意大于1的正整数n,有
ln(1+1/2²)+ln(1+1/3²)+…+ln(1+1/n²)进而,可以证明原题的不等式。
希望能帮到您。
当n=2时,ln(2²+1)=ln5假设当n=k时成立,ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(k²+1)<2/3+2ln(k!)
则当n=k+1时
ln(2²+1)+ln(3²+1)+…+ln(k²+1)+ln[(k+1)²+1)]原式得证
证明:
ln(2^2+1)+ln(3^2+1)+---+ln(n^2+1)