به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
173 بازدید
در دبیرستان و دانشگاه توسط mansour (769 امتیاز)

فرض کنید B(n) تعداد یکهای موجود در بسط عدد صحیح و مثبت n در مبنای ۲ باشد.گویا بودن یا نبودن عدد $exp \sum _1^ \infty \frac{B(n)}{n(n+1)} $ را تعیین کنید.

مرجع: کتاب حل مسئله از طریق مسئله نوشته لورنسی لارسن ترجمه علی ساوجی انتشارات فاطمی چاپ سوم سال۱۳۸۴ صفحه ۱۷۵

1 پاسخ

0 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)
انتخاب شده توسط mansour
 
بهترین پاسخ

توجه کنید که اگر $n$ یک عدد طبیعی باشد که در مبنای $2$ به صورت $(a_1a_2...a_k)_2$ باشد آنگاه عدد $2n$ در مبنای $2$ به صورت $(a_1a_2...a_k0)_2$ است و $2n+1$ به صورت $(a_1a_2...a_k1)_2$.

پس با قاطعیت می توان گفت:

$B(2n)=B(n),B(2n+1)=B(n)+1$

$ \Rightarrow \sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{n(n+1)} =\sum _{n=1}^ \infty \frac{B(2n)}{2n(2n+1)}+\sum _{n=0}^ \infty \frac{B(2n+1)}{(2n+1)(2n+2)}$

$=\sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{2n(2n+1)}+\sum _{n=0}^ \infty \frac{B(n)+1}{(2n+1)(2n+2)}$

$= \frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{n(2n+1)}+ \frac{1}{2} \sum _{n=0}^ \infty \frac{B(n)}{(2n+1)(2n+2)}+ \frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty \frac{1}{(n+1)(2n+1)}$

$= \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty B(n)(\frac{1}{n(2n+1)}+ \frac{1}{(n+1)(2n+1)} )+\frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty \frac{1}{(n+1)(2n+1)}$

$= \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{n(n+1)} +\frac{1}{2} \sum _{n=1}^ \infty \frac{1}{(n+1)(2n+1)}$

به سادگی و به کمک سری $Ln(1+x)$ توان نشان داد که سری سمت راست تساوی اخیر به $1-2Ln2$ همگراست بنابر این:

$\sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{n(n+1)}=2Ln2$

$ \Rightarrow e^{\sum _{n=1}^ \infty \frac{B(n)}{n(n+1)}}=e^{2Ln2}=(e^{Ln2})^2=2^2=4$

یعنی مقدار خواسته شده گویاست.

توجه شود که در استلال بالا اگر سیگماها را اول تا عدد طبیعی دلخواه $m$ در نظر بگیریم ،به کمک آزمون مقایسه قبل از هرچیز همگرایی سری خواسته شده نتیجه گرفته می شود.

$ \Box $

برای ترجمه ی یک جمله از انگلیسی به فرانسوی دو چیز ضروری است. اول، باید جمله ی انگلیسی را تماما بفهمیم. دوم، باید با اصطلاحات ویژه ای که در زبان فرانسوی هستند آشنا باشیم. این وضعیت خیلی شبیه هنگامی است که سعی داریم شرط را که با کلمات بیان شده است با نمادهای ریاضی بیان کنیم. اول، باید آن را تمام درک کنیم. دوم، باید با اصطلاحات ریاضی ریاضی آشنا باشیم.
...