导数二、基本初等函数求导公式欧拉常数(Euler-Mascheroniconstant)学过高等数学的人都知道,调和级数S=1+1/2+1/3+……是发散的,证明如下:由于ln(1+1/n)<1/n(n=1,2,3,…)于是调和级数的前n项部分和满足Sn=1+1/2+1/3+…+1/n>ln(1+1)+ln(1+1/2)+ln(1+1/3)+…+ln(1+1/n)=ln2+ln(3/2)+ln(4/3)+…+ln[(...
二、基本初等函数求导公式欧拉常数(Euler-Mascheroniconstant)学过高等数学的人都知道,调和级数S=1+1/2+1/3+……是发散的,
如下:由于ln(1+1/n)<1/n(n=1,2,3,…)于是调和级数的前n项部分和满足Sn=1+1/2+1/3+…+1/n>ln(1+1)+ln(1+1/2)+ln(1+1/3)+…+ln(1+1/n)=ln2+ln(3/2)+ln(4/3)+…+ln[(n+1)/n]=ln[2*3/2*4/3*…*(n+1)/n]=ln(n+1)由于limSn(n→∞)≥limln(n+1)(n→∞)=+∞所以Sn的极限不存在,调和级数发散。但极限S=lim[1+1/2+1/3+…+1/n-ln(n)](n→∞)却存在,因为Sn=1+1/2+1/3+…+1/n-ln(n)>ln(1+1)+ln(1+1/2)+ln(1+1/3)+…+ln(1+1/n)-ln(n)=ln(n+1)-ln(n)=ln(1+1/n)由于limSn(n→∞)≥limln(1+1/n)(n→∞)=0因此Sn有下界而Sn-S(n+1)=1+1/2+1/3+…+1/n-ln(n)-[1+1/2+1/3+…+1/(n+1)-ln(n+1)]=ln(n+1)-ln(n)-1/(n+1)=ln(1+1/n)-1/(n+1)>ln(1+1/n)-1/n>0所以Sn单调递减。由单调有界数列极限定理,可知Sn必有极限,因此S=lim[1+1/2+1/3+…+1/n-ln(n)](n→∞)存在。于是设这个数为γ,这个数就叫作欧拉常数,他的近似值约为0.57721566490153286060651209,目前还不知道它是有理数还是无理数。在微积分学中,欧拉常数γ有许多应用,如求某些数列的极限,某些收敛数项级数的和等。例如求lim[1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(n+n)](n→∞),可以这样做:lim[1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(n+n)](n→∞)=lim[1+1/2+1/3+…+1/(n+n)-ln(n+n)](n→∞)-lim[1+1/2+1/3+…+1/n-ln(n)](n→∞)+lim[ln(n+n)-ln(n)](n→∞)=γ-γ+ln2=ln2 设 均为正数,且 则 其中 设 则 若 则 求证(1+1/n)∧n<e<(1+1/n)∧(n+1)设数列a(n)=(1+1/n)^n,数列b(n)=(1+1/n)^(n+1)由于lim(x-->+oo)(1+1/x)^x=e得:lim(n-->+oo)a(n)=e;lim(n-->+oo)b(n)=lim(n-->+oo)a(n)*lim(n-->+oo)(1+1/n)=e.因此只需证数列a(n)单调递增且数列b(n)单调递减<1>证明数列a(n)单调递增:a(n)=(1+1/n)^n=(1+1/n)*(1+1/n)*…*(1+1/n)*1(n+1个因子相乘,运用不等式)<(((1+1/n)+(1+1/n)+…+(1+1/n)+1)/(n+1))^(n+1)=((n+2)/(n+1))^(n+1)=(1+1/(n+1))^(n+1)=a(n+1)即a(n)<a(n+1),从而数列a(n)单调递增<2>证明数列b(n)单调递减:b(n)=(1+1/n)^(n+1)=1/(n/(n+1))^(n+1)=1/(1-1/(n+1))^(n+1)(令t=-(n+1),换元)=(1+1/t)^t=a(t)由<1>得a(t)关于t单调递增,而t=-(n+1)关于n单调递减,由复合函数的单调性知,b(n)单调递减。由<1><2>,得证!
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