利用黎曼积分近似求解特定类型递推式的渐近性
利用黎曼积分近似求解特定类型递推式的渐近性
各位好!我之前见过一种用黎曼积分估计递推式渐近性的技巧,但现在既找不到当初的出处,也记不全完整推导了,想请大家帮忙梳理或者提供相关参考~
先说明问题场景:我们有如下形式的递推关系:
$$a_n=a_{n-1}+\frac{f(n)}{g(a_{n-1})}$$
其中$g$是递增的正函数,$f$也是正函数(通常是简单的恒等函数或常数),目标是求$a_n$的渐近表达式。
目前我能回忆起来的推导步骤是这样的:
- 把递推式变形为:
$$g(a_{n-1})(a_n-a_{n-1})=f(n)$$ - 从$n=1$到$N$对两边求和,得到:
$$\sum_{n=1}^N g(a_{n-1})(a_n-a_{n-1})=\sum_{n=1}^N f(n)$$ - 左边的和看起来像黎曼和,因为$g$是递增的正函数,这个和是$g(x)$在$[a_0,a_N]$上的左黎曼和,因此它小于等于对应的定积分。如果令$G(x)$是$g(x)$的原函数(即$\frac{d}{dx}G(x)=g(x)$),则有:
$$G(a_N)-G(a_0)\geq \sum_{n=1}^N f(n)$$ - 整理后就能得到$a_N$的下界:
$$G(a_N)\geq G(a_0)+\sum_{n=1}^N f(n)$$
$$a_N\geq G{-1}\left(G(a_0)+\sum_{n=1}N f(n)\right)$$
但到这里我就卡壳了——要确定$a_N$的渐近性,我们还需要对应的上界,但用同样的左黎曼和思路没法直接得到上界的估计。
我现在有两个疑问想请教大家:
- 有没有人知道这种技巧的相关资料或者原始出处?我实在想不起来当初在哪里看到的了
- 有没有办法用类似的思路推导出$a_N$的上界,从而完整得到它的渐近行为?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Alan Abraham
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