2 van 2

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: ma 17 nov 2008, 22:34
door dirkwb
TD schreef:Zijn we dit als een reële functie van n aan het bekijken?

Neem dan een keer n = 2k.pi en eens n = (2k+1).pi...?
Wat wil je hiermee aantonen? n is toch een geheel getal? En zelfs als we het reëel bekijken dan is dit toch niet voldoende?

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: ma 17 nov 2008, 22:37
door TD
Vandaar de vraag: zijn we dit als een reële functie van n aan het bekijken? Indien een rijtje, inderdaad...

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: di 18 nov 2008, 10:18
door PeterPan
\(n\)
is (zoals gebruikelijk in dit soort problemen) een natuurlijk getal.

Ik zal een bewijs geven.

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: di 18 nov 2008, 10:25
door PeterPan
\(\lim_{n \to \infty} \left( \frac23 + \frac13 \cdot \sin(n)\right)^n\)
?

Schrijf
\(a_n = \left( \frac23 + \frac13 \cdot \sin(n)\right)^n\)
.

De limiet bestaat niet.

Eerst het makkelijke deel. Ik toon aan dat als de limiet bestaat, dan is hij 0.

Stel de limiet is
\(a\neq 0\)
.

Dan is
\(\lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{a_n} = 1\)
(want
\(\lim_{n \to \infty} \frac{a_{n+1}}{a_n} = 1\)
).

Dan is
\(\lim_{n \to \infty} \sin(n) = 1\)
Dit kan niet en is eenvoudig in te zien. Bijvoorbeeld (ietwat omslachtig) als volgt:

1 =
\(\lim_{n \to \infty} \sin(2n) = \lim_{n \to \infty} 2\sin(n)\cos(n)\)
en dus
\(\lim_{n \to \infty} \cos(n) = \frac12\)
.

Echter
\(\sin^2(n) + \cos^2(n) = 1\)
voor alle
\(n\)
.

Dus de limiet is 0, of de limiet bestaat niet.

Het tweede deel volgt.

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: di 18 nov 2008, 10:45
door PeterPan
Ik ga nu op zoek naar een deelrij die niet naar 0 convergeert.

Even een blabla verhaaltje om een gevoel te krijgen hoe je kunt proberen die deelrij te vinden.

Als we een rij
\(n_1, n_2, \sdots\)
hebben
\(\sin(n_i) \approx 1 - \frac{c}{n_i}\)
(
\(c\)
een of andere constante), dan is
\(a_{n_i} \approx \left(1 - \frac{c'}{n_i}\right)^{n_i}\)
voor een of andere constante
\(c'\)
en die rij convergeert naar
\(e^{-c'}\ne 0\)
.

Dus zoeken we naar zo'n deelrij
\(n_1, n_2, \sdots\)
, en voor de termen uit die rij moet gelden dat
\(n_i \approx \frac{\pi}{2} + 2k_i\pi}\)
.

Wordt vervolgd

Re: Limiet van een bijzondere reeks

Geplaatst: di 18 nov 2008, 11:41
door PeterPan
De
\(n_i\)
's moeten dus ongeveer gelijk zijn aan een oneven veelvoud van
\(\frac{\pi}{2}\)
.

Bekijk derhalve eens de veelvouden van
\(\frac{\pi}{2} (=\beta)\)
:
\(\beta, 2\beta, 3\beta, \cdots\)
.

Notatie: Schrijf
\(x^* = x - [x]\)
, dus
\(x^*\)
is het gedeelte achter de komma, en ligt dus altijd tussen 0 en 1.
\(0, \beta^*, (2\beta)^*, (3\beta)^*, \cdots, (m\beta)^*\)
zijn m+1 getallen tussen 0 en 1, dus zijn er twee getallen uit dat rijtje (zeg
\((i\beta)^*,(j\beta)^*\)
met
\((i\beta)^*-(j\beta)^* \le \frac{1}{m+1}\)
\(|(i\beta)^*-(j\beta)^*| = |(i-j)\beta - [(i-j)\beta]| \le \frac{1}{m+1}\)
Merk hierbij op dat
\(i-j\le m\)
en dat
\([(i-j)\beta]\)
een integer is. Schrijf
\(i-j=n_m\)
en
\([(i-j)\beta] = q\)
.

Dan bestaat er dus dat voor elke
\(m\)
integers
\(q\)
en
\(n_m(\le m)\)
zo dat
\(|n_m\frac{\pi}{2} - q| < \frac{1}{m+1} < \frac{1}{n_m}\)
Er bestaat nu dus een rijtje
\(n_1\beta, n_2\beta, n_3\beta, \cdots\)
met
\(n_i\frac{\pi}{2}-\frac{1}{n_i} < q_i < n_i\frac{\pi}{2}+\frac{1}{n_i}\)
.

Veronderstel even dat alle
\(n_i\)
's oneven zijn. Merk op dat
\(\frac{q_i}{n_i} \approx \frac{\pi}{2}\)
.

Dan is
\(\sin(q_i) > 1-\frac{c}{q_i}\)
voor een of andere constante
\(c\)
.

Dit is wat we wilden aantonen. Er blijft nog over dat we de
\(n_i\)
's oneven verondersteld hadden.

Stel
\(n_m\)
is even. Dan zoek ik nu naar een geschikte oneven vervanger voor
\(n_m\)
.

De ggd van
\(n_m\)
en
\(q\)
is 1. Dus zijn er integers
\(k,r\)
zo dat
\(kn_m + rq = 1\)
.
\(|kn_m\frac{\pi}{2} - kq| < \frac{k}{n_m}\)
\(|\frac{\pi}{2} - rq\frac{\pi}{2} - kq| < \frac{k}{n_m}\)
\(|rq\frac{\pi}{2} + kq| < \frac{k}{n_m}+\frac{\pi}{2}\)
\(|r\frac{\pi}{2} + k| < \frac{k}{qn_m}+\frac{\pi}{2q} < \frac{c'}{r}\)
en r is oneven.