n是正整数,证明:n[(n+1)^(1/n)-1]<1+1/2+1/3+…+1/n<n-(n-1)n^(1/1-n)应该是≤

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/10 02:33:48
n是正整数,证明:n[(n+1)^(1/n)-1]<1+1/2+1/3+…+1/n<n-(n-1)n^(1/1-n)应该是≤

n是正整数,证明:n[(n+1)^(1/n)-1]<1+1/2+1/3+…+1/n<n-(n-1)n^(1/1-n)应该是≤
n是正整数,证明:n[(n+1)^(1/n)-1]<1+1/2+1/3+…+1/n<n-(n-1)n^(1/1-n)
应该是≤

n是正整数,证明:n[(n+1)^(1/n)-1]<1+1/2+1/3+…+1/n<n-(n-1)n^(1/1-n)应该是≤
对2,3/2,4/3,...,(n+1)/n使用n元均值不等式得:
2+3/2+4/3+...+(n+1)/n ≥ n·(2·3/2·4/3·...·(n+1)/n)^(1/n) = n·(n+1)^(1/n).
故n·((n+1)^(1/n)-1) ≤ 2+3/2+4/3+...+(n+1)/n-n
= (2-1)+(3/2-1)+(4/3-1)+...+((n+1)/n-1)
= 1+1/2+...+1/n.
类似的,对1/2,2/3,3/4,...,(n-1)/n使用n-1元均值不等式得:
1/2+2/3+3/4+...+(n-1)/n ≥ (n-1)·(1/2·2/3·3/4·...·(n-1)/n)^(1/(n-1)) = (n-1)·n^(1/(1-n)).
故n-(n-1)·n^(1/(1-n)) ≥ n-(1/2+2/3+3/4+...+(n-1)/n)
= 1+(1-1/2)+(1-2/3)+(1-3/4)+...+(1-(n-1)/n)
= 1+1/2+...+1/n.
综合即得n·((n+1)^(1/n)-1) ≤ 1+1/2+...+1/n ≤ n-(n-1)·n^(1/(1-n)).
另外,左端当n > 1时均值不等式不能成立等号,而右端当n > 2时均值不等式不能成立等号.
因此n > 2时成立n·((n+1)^(1/n)-1) < 1+1/2+...+1/n < n-(n-1)·n^(1/(1-n)).