74
правки
Изменения
м
Нет описания правки
|id=lemma1.
|statement=
Пусть последовательность <tex>a_0, a_1, \ldots</tex> положительных чисел такова, что <texdpi="180">\frac{a_{n+1}}{a_n}=A\frac{n^k+\alpha_1 n^{k-1}+ \ldots +\alpha_k}{n^k+\beta_1 n^{k-1}+ \ldots +\beta_k}</tex> для всех достаточно больших <tex>n</tex>, причем <tex>\alpha_1 \ne \beta_1</tex>. Тогда <tex>a_n</tex> растет как <tex>a_n \sim cA^n n^{\alpha_1-\beta_1}</tex> для некоторой постоянной <tex>c>0</tex>.
|proof=
Утверждение леммы эквивалентно тому, что существует предел <tex>\lim_{n \to \infty} {\frac{a_n}{A^n n^{\alpha_1-\beta_1}}}</tex>. <br> Прологарифмировав, мы приходим к необходимости доказать существование предела <tex>\lim_{n \to \infty} { \ln {a_n} - n \ln A - (\alpha_1 - \beta_1)\ln n }</tex>.
<tex>= | \ln a_{n+m} - \ln a_{n + m - 1} + \ln a_{n + m - 1} - \ldots + \ln a_{n + 1} - \ln a_n - m \ln A - </tex>
<tex> - (\alpha_1 - \beta_1) \sum_sum\limits_{k=0}^{m-1} \frac{1}{n+k} + (\alpha_1 - \beta_1) \sum_sum\limits_{k=0}^{m-1} \frac{1}{n+k} - (\alpha_1 - \beta_1)(\ln {(n+m)} - \ln n)| \le</tex>
<tex>\le | \ln a_{n+1} - \ln a_n - \ln A - (\alpha_1 - \beta_1) \frac{1}{n} | + | \ln a_{n+2} - \ln a_{n+1} - \ln A - (\alpha_1 - \beta_1) \frac{1}{n+1}| +</tex>
<tex>\ldots</tex>
<tex>+ | \ln a_{n+m} - \ln a_{n+m-1} - \ln A - (\alpha_1 - \beta_1) \frac{1}{n+m}| + | \alpha_1 - \beta_1 | | \sum_sum\limits_{k=0}^{m-1} \frac{1}{n+k} - \ln {(n+m)} + \ln n | \le</tex>
<tex>\le C(\frac{1}{n^2} + \frac{1}{(n+1)^2} + \ldots + \frac{1}{(n+m-1)^2}) + | \alpha_1 - \beta_1 | | \sum_sum\limits_{k=0}^{m-1} \frac{1}{n+k} - \ln {(n+m)} + \ln n |</tex>.
Поскольку ряд <tex>\sum_sum\limits_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k^2}</tex> сходится, первое слагаемое в правой части последнего неравенства при больших <tex>n</tex> можно сделать сколь угодно малым. Чтобы оценить второе слагаемое, заметим, что стоящая в нем сумма представляет собой площадь под графиком ступенчатой функции <tex>\frac{1}{[x]}</tex> на отрезке <tex>[n, n+m]</tex>,
[[Файл:InkedOiGdtVITsP10_LI.jpg|350px|thumb|center|График функции <tex>y = \frac{1}{[x]}</tex> на отрезке <tex>[n, n + m]</tex>]]