1
$\开始组$

我试图解出以下泰勒级数$$\sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{n!}\ln(n+1)$$所以我可以将下面的总和正规化$$\sum_{n=1}^\infty\ln(n)$$

使用Borel Regularization我可以使用公式$$\sum_{n=1}^\infty\ln(n)=\lim_{t\to1}\mathcal{五十} _x(x)\左[\sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{n!}\ln(n+1)\right](t)$$但我不确定如何求解泰勒展开和,我得到的最接近的是函数$xe^x(美元)$看起来与扩展相似。

$\端组$
9
  • 2
    $\开始组$ 你说解泰勒级数是什么意思? $\端组$
    – 大黄蜂
    评论 1月30日6:02
  • $\开始组$ 我想找到等于这个泰勒级数的函数,或者这个和收敛到什么函数。对不起,这是我第一次使用这个网站,这是更好的表达我的问题的方法吗? $\端组$ 评论 1月30日6:07
  • 1
    $\开始组$ 欢迎访问网站@TheScripterGeek。更好的措辞是“为总和找到一个封闭形式” $\端组$
    – 大黄蜂
    评论 1月30日6:40
  • $\开始组$ 根据泰勒级数公式,需要一个函数$f$,即$f^{(n)}(0)=\ln(n+1)$ $\端组$
    – 大黄蜂
    评论 1月30日6:47
  • 1
    $\开始组$ $$S(x)=\sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{n!}\ln(n+1)=-e^x\int_0^1\frac{1-e^{-xt}}{ln(1-t)}dt$$我不确定任意$x$的封闭形式是否存在。对于$\,x\to\infty\quad S(x)=e^x\big(\ln x+o(1)\big)$ $\端组$ 评论 1月30日7:51

1答案1

重置为默认值
$\开始组$

使用Frullani积分$\,\ln(1+n)=\int_0^\infty\frac{e^{-t}-e^{-(n+1)t}}tdt$改变求和和积分的顺序$$S(x)=\sum_{n=0}^\infty\frac{x^n}{n!}\ln(n+1)=\int_0^\inffy\frac{e^{-t}}t\left(\sum_{n=0}^\ infty\ frac{x^n}{n!{left(1-e^{-nt}\ right)\right)dt$$我不确定封闭的表单是否存在。我们可以确定的是在$x\gg1美元$ $$S(x)=\int_0^\infty\frac{e^{-t}}t \big(e^x-e^{xe^{-t{}\big)dt\overset{e^}=S}{=}-e^x\int_0 ^1\frac{1-e^{x(S-1)}{lns}ds=-e^x\t_0 1\frac{1-e_{-xt}}}{ln(1-t)}dt$$ $$=e^x\int_0^1\big(1-e^{-xt}\big)\left(\frac1t-\frac1\ln(1-t)}-\frac11t\right)dt=I_1+I_2$$哪里$$I_1=e^x\int_0^1\frac{1-e^{-xt}}tdt=e^x\ int_0^x\ frac{1-e^{-t}tdt$$按部件集成$$=e^x\大(1-e^{-t})\大$$ $$=e^x\大(1-e^{-x}\大)\ln x-e^x\int_0^\infty e^{-t}\ln tdt+e^x/int_x^\ infty e ^{-t{ln tdt$$ $$I_1=e^x\大(\ln x+\gamma+O(e^{-x}\ln x)\大)\标签{1}$$第二个积分,反过来$$I_2=-e^x\int_0^1\frac{t+\ln(1-t)}{t\ln(1-t)}\Big(1-e^{-xt}\Bing)dt$$ $$=-e^x\int_0^1\frac{t+ln(1-t)}{t\ln^{-xt}日期=I_{2a}+I_{2 b}$$哪里$$I_{2a}=-e^x\int_0^1\left(\frac1t+\frac1\ln(1-t)}\right)dt=-e^x\int_0 ^1\leaft(\fracc1\1-t}+\fracl{lnt}\rift)dt$$ $$\重叠{t=e^{-s}}{=}-e^x\int_0^\infty\left(\frac1{e^s-1}-\frac{e^{s-}s\right)ds=-e^x\ gamma\tag{2a}$$ $$I_{2b}=e^x\int_0^1\frac{t+\ln(1-t)}{t\ln(1-t)}e^{-xt}日期\重叠{tx=s}{=}\frac{e^x}x\int0^x\frac{s+x\ln\big^{-s}ds$$积分的主要贡献来自$s\ll x个$因此,去掉指数小项,我们可以简单地分解对数并逐项积分($\infty(美元)$作为上限):$$\sim\frac{e^x}x\int_0^\infty\frac{-\frac{s^2}{2x}-\压裂{s^3}{3x^2}-…}{-\frac{s^2}x-\frac}{s^3}{2x^2}-…}e(电子)^{-s}ds=\frac{e^x}{2x}\int_0^\infty\left(1+\Big(\frac23-\frac12\Big)\fracsx+。。。\右)e^{-s}ds$$ $$I_{2b}=e^x\左(\frac1{2x}+\frac1\12x^2}+O\大(\frac 1{x^3}\大)\右)\标签{2b{$$综合(1)、(2a)和(2b)$$S(x)=e^x\左(\ln x+\frac1{2x}+\frac{12x^2}+O\大(\frac1\x^3}\大)\右)$$数字检查确认答案。

$\端组$

不是你想要的答案吗?浏览标记的其他问题.