Đến nội dung

Hình ảnh

$\frac{9}{8}<\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^3}<\frac{5}{4}$

- - - - -

  • Please log in to reply
Chủ đề này có 1 trả lời

#1
Mrnhan

Mrnhan

    $\text{Uchiha Itachi}$

  • Thành viên
  • 1100 Bài viết
$$1. \, \,S_1=\frac{1}{1^3}+\frac{1}{3^3}-\frac{1}{5^3}-\frac{1}{7^3}+\frac{1}{9^3}+\frac{1}{11^3}-...=\frac{3\pi^2\sqrt{2}}{16}$$
$$2.\,\, Cmr:  \,\, \frac{9}{8}<\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^3}<\frac{5}{4}$$
$$3.\,\, Cmr:\,\, \frac{1}{3}+\left(\frac{2}{3}\right)^2+\left(\frac{1}{3}\right)^3+\left(\frac{1}{3}\right)^4+\left(\frac{2}{3}\right)^6+...\,\, \text{hội tụ}$$
$$4.\,\, Cmr: \,\, \frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}+...=\frac{4}{3}\left(\frac{1}{1^3}-\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}-...\right)$$

$\text{Cứ làm việc chăm chỉ trong im lặng}$

Hình đã gửi$\text{Hãy để thành công trở thành tiếng nói của bạn}$Hình đã gửi


#2
Mrnhan

Mrnhan

    $\text{Uchiha Itachi}$

  • Thành viên
  • 1100 Bài viết

Đặt

 

$$S=\frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}$$

 

$$S_1=\frac{1}{1^3}+\frac{1}{3^3}-\frac{1}{5^3}-\frac{1}{7^3}+\frac{1}{9^3}+\frac{1}{11^3}-...$$

 

$$S_2=\frac{1}{1^3}-\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}-...$$

 

 

 

$$4.\,\, Cmr: \,\, \frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}+...=\frac{4}{3}\left(\frac{1}{1^3}-\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}-...\right)$$

 

Ta có

 

$$S_2=\frac{1}{1^3}-\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}-\frac{1}{4^3}+\frac{1}{5^3}-\frac{1}{6^3}+...=\left (\frac{1}{1^3}+\frac{1}{3^3}+\frac{1}{5^3}+.. \right )-\left ( \frac{1}{2^3}+\frac{1}{4^3}+\frac{1}{6^3}+... \right )$$

 

$$=\left (\frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}+\frac{1}{4^3}+\frac{1}{5^3}+\frac{1}{6^3}+.. \right )-2\left ( \frac{1}{2^3}+\frac{1}{4^3}+\frac{1}{6^3}+... \right )$$

 

$$=S-\frac{2}{2^3}\left ( \frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}+... \right )=S-\frac{2}{8}S=\frac{3}{4}S$$

 

 

$$3.\,\, Cmr:\,\, \frac{1}{3}+\left(\frac{2}{3}\right)^2+\left(\frac{1}{3}\right)^3+\left(\frac{1}{3}\right)^4+\left(\frac{2}{3}\right)^6+...\,\, \text{hội tụ}$$

 

Ta có 

 

$$\frac{1}{3}+\left(\frac{2}{3}\right)^2+\left(\frac{1}{3}\right)^3+\left(\frac{1}{3}\right)^4+\left(\frac{2}{3}\right)^6+...<\frac{2}{3}+\left(\frac{2}{3}\right)^2+\left(\frac{2}{3}\right)^3+\left(\frac{2}{3}\right)^4+\left(\frac{2}{3}\right)^6+...=\sum_{n=1}^{\infty}\left ( \frac{2}{3} \right )^n\ \Rightarrow\text{hội tụ}$$

 

 

$$2.\,\, Cmr:  \,\, \frac{9}{8}<\sum_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^3}<\frac{5}{4}$$

 

Ta có đẳng thức sau:

 

$$\frac{9}{8}=\frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}<\frac{1}{1^3}+\frac{1}{2^3}+\frac{1}{3^3}+...=\frac{1}{1^3}+\sum_{n=2}^{\infty}\frac{1}{n^3}<\frac{1}{1^3}+\sum_{n=2}^{\infty}\frac{1}{n^2(n-1)}$$

 

$$=1+\sum_{n=2}^{\infty}\left ( \frac{1}{n(n-1)}-\frac{1}{n^2} \right )<1+\sum_{n=2}^{\infty}\left ( \frac{1}{(n-1)^2}-\frac{1}{n^2} \right )$$

 

$$=1+\lim_{n\to \infty}\left ( \frac{1}{2^2}-\frac{1}{n^2} \right )=\frac{5}{4}$$

 

 

 

 

$$1. \, \,S_1=\frac{1}{1^3}+\frac{1}{3^3}-\frac{1}{5^3}-\frac{1}{7^3}+\frac{1}{9^3}+\frac{1}{11^3}-...=\frac{3\pi^2\sqrt{2}}{16}$$

 

 

Xét hàm tuần hoàn $f(x)=x(\pi^2-x^2)$ với $x\in[-\pi,\pi],\, T=2\pi$

 

Ta dùng khai triển Fourier cho hàm trên được:

 

Vì hàm $f(x)$ là hàm lẻ nên $a_0=a_n=0$

$$b_n=\frac{2}{\pi}\int_{0}^{\pi}f(x)\sin(nx)dx=(-1)^{n+1}\, \frac{12}{n^3}$$

 

$$\Rightarrow f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}\left ( a_n\cos(nx)+b_n\sin(nx) \right )$$

$$x(\pi^2-x^2)=12\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1}\frac{\sin(nx)}{n^3}$$

 

Ta có 

 

$$x=\frac{\pi}{2}\Rightarrow \frac{3\pi^3}{8}=12\left ( \frac{1}{1^3}-\frac{1}{3^3}+\frac{1}{5^3}-... \right )=12\sum_{n=1}^{\infty}(-1)^{n+1}\frac{1}{(2n-1)^3}$$

 

$$\Rightarrow S_3 = \sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{n+1}}{(2n-1)^3}=\frac{\pi^3}{32}$$

 

$$x=\frac{\pi}{4}\Rightarrow \frac{15\pi^3}{64.12}=\frac{1}{\sqrt{2}.1^3}-\frac{1}{2^3}+\frac{1}{\sqrt{2}.3^3}-\frac{1}{\sqrt{2}.5^3}+\frac{1}{6^3}-\frac{1}{\sqrt{2}.7^3}+....$$

 

$$=\left ( -\frac{1}{2^3}+\frac{1}{6^3}-\frac{1}{10^3}+... \right )+\frac{1}{\sqrt{2}}\left ( \frac{1}{1^3}+\frac{1}{3^3}-\frac{1}{5^3}-\frac{1}{7^3}+\frac{1}{9^3}+\frac{1}{11^3}-... \right )$$

 

$$=-\frac{1}{2^3}\left ( \frac{1}{1^3}-\frac{1}{3^3}+\frac{1}{5^3} \right )+\frac{S_1}{\sqrt{2}}=-\frac{S_3}{8}+\frac{S_1}{\sqrt{2}}$$

 

$$\Rightarrow S_1=\sqrt{2}\left ( \frac{S_3}{8}+\frac{15\pi^3}{64.12} \right )=\frac{3\pi^3\sqrt{2}}{128}$$

 

P.s: :) Mình chỉ là người làm thuê, ai có cách khác cứ post lên. Nhẹ tay thôi :D


Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi Mrnhan: 07-04-2015 - 22:36

$\text{Cứ làm việc chăm chỉ trong im lặng}$

Hình đã gửi$\text{Hãy để thành công trở thành tiếng nói của bạn}$Hình đã gửi





0 người đang xem chủ đề

0 thành viên, 0 khách, 0 thành viên ẩn danh