[问题描述]s=1+3/x+5/x2+7/x3....当某项<10-6为止
时间: 2023-06-10 18:04:19 浏览: 144
这是一个求和问题,每一项都是一个分数,分母是 x 的次方,分子则是 2n+1。我们需要找到最小的 n,使得分数的值小于 10^-6。
解题步骤如下:
由于每次分母中 x 的次方会增加 1,所以我们可以把 x 的次方提到分子中。
对于每一项,我们可以用通分的方式将其拓展为:(2n+1)*x^(3n)/x^(2n+1)
将每一项代入问题中,我们得到:
s = (1/x) + (3/x^2) + (5/x^3) + ... + ((2n+1)/x^(2n+1)) + ...
s = (1/x) * [1 + (3/x) + (5/x^2) + ... + ((2n+1)/x^n) + ...]
现在我们需要找到 [1 + (3/x) + (5/x^2) + ... + ((2n+1)/x^n) + ...] 的和小于 10^-6 时的 n 值。
考虑到这是一个等比数列,公比为 x/2,所以它的前 n 项和为:
S(n) = (1 - (x/2)^(n+1))/(1 - x/2)
我们需要找到最小的 n,使得 S(n) * (1/x) 小于 10^-6。
将 S(n) 代入问题中,我们得到:
(1 - (x/2)^(n+1))/(x(1 - x/2)) < 10^-6
再将左边的分数乘以 2/x,可以得到:
2(1 - (x/2)^(n+1))/((1 - x/2)x) < 10^-6
为了方便起见,我们令 a = x/2,将上式写作:
2(1 - a^(n+1))/(1 - a)x < 10^-6
将 10^-6 移项,得到:
a^(n+1) - (2/10^6)(1 - a)/(1 - a) < 0
a^(n+1) - (2/10^6) < a(1 - a)^-1
我们可以通过迭代来逼近 n 的值。初始时,令 n=0,检查上式左边小于右边的情况是否满足。如果不满足,则将 n 加 1,再次进行检查。如果左边小于右边,那么此时的 n 就是我们要找的最小值。
需要注意的是,在实际计算中,由于涉及浮点数运算的误差,可能会导致迭代结果不准确。因此,我们需要设置一个容差(比如 10^-8),当误差小于容差时,结束迭代。
因此,整个算法的伪代码如下:
x = 10 # 设置初始值
tolerance = 1e-8 # 容差
while True:
a = x / 2
numerator = 1 - a**(n+1)
denominator = (1 - a)*x
if numerator < denominator/(2*1e6):
print("n=", n)
break
n += 1
# 容差检测
if abs(numerator - denominator/(2*1e6)) < tolerance:
print("n=", n)
break
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