Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Giải bài có thưởng!

Cho \( A = \frac{2}{3^2} + \frac{2}{5^2} + \frac{2}{7^2} + \cdots + \frac{2}{2011^2} \). Chứng minh rằng \( A < \frac{1005}{2012} \)

----- Nội dung ảnh -----
Bài 21. Cho \( A = \frac{2}{3^2} + \frac{2}{5^2} + \frac{2}{7^2} + \cdots + \frac{2}{2011^2} \). Chứng minh rằng \( A < \frac{1005}{2012} \).
0 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
36
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
To prove that

\[
A = \frac{2}{3^2} + \frac{2}{5^2} + \frac{2}{7^2} + \cdots + \frac{2}{2011^2} < \frac{1005}{2012},
\]

we can find an upper bound for the sum \( A \).

### Step 1: Rewrite the sum
First, notice that \( A \) is the sum of the inverses of the squares of the odd numbers from 3 to 2011. We can express this as:

\[
A = 2 \sum_{k=1}^{1005} \frac{1}{(2k + 1)^2},
\]

where \( 2k + 1 \) generates the odd numbers from 3 to 2011.

### Step 2: Understand the series
Let’s denote

\[
S = \sum_{k=1}^{1005} \frac{1}{(2k + 1)^2}.
\]

### Step 3: Find an upper bound for \( S \)
We can upper bound \( S \) by comparing it to an integral:

\[
S < \int_{1}^{1006} \frac{1}{(2x + 1)^2} \, dx.
\]

Calculating this integral, we have:

\[
\int \frac{1}{(2x + 1)^2} \, dx = -\frac{1}{2(2x + 1)} + C.
\]

Then, evaluating from 1 to 1006:

\[
\int_{1}^{1006} \frac{1}{(2x + 1)^2} \, dx = \left[-\frac{1}{2(2(1006) + 1)} \right] - \left[-\frac{1}{2(2(1) + 1)} \right]
\]

Calculating the values:

- At \( x = 1006 \):
\[
-\frac{1}{2(2013)} = -\frac{1}{4026}.
\]
- At \( x = 1 \):
\[
-\frac{1}{2(3)} = -\frac{1}{6}.
\]

So,

\[
\int_{1}^{1006} \frac{1}{(2x + 1)^2} \, dx = -\frac{1}{4026} + \frac{1}{6}.
\]

### Step 4: Simplify the calculation
Now, calculate \( \frac{1}{6} - \frac{1}{4026} \):
\[
\frac{1}{6} = \frac{671}{4026} \quad (\text{since } 6 \times 671 = 4026),
\]
thus,
\[
\frac{671}{4026} - \frac{1}{4026} = \frac{670}{4026} = \frac{335}{2013}.
\]

### Step 5: Find \( S \) and conclude
Therefore,
\[
S < \frac{335}{2013}.
\]

Thus, we have:
\[
A < 2S < 2 \cdot \frac{335}{2013} = \frac{670}{2013}.
\]

To compare with \( \frac{1005}{2012} \):

Calculating \( 670 \times 2012 \) versus \( 1005 \times 2013 \):

\[
670 \times 2012 = 134,5840,
\]

\[
1005 \times 2013 = 2,020,065.
\]

Since

\[
1345840 < 2020065,
\]

we conclude:

\[
\frac{670}{2013} < \frac{1005}{2012}.
\]

Thus,

\[
A < \frac{1005}{2012},
\]

proving the inequality is valid. Hence, we have shown that:

\[
A < \frac{1005}{2012}.
\]

Therefore,

\[
\boxed{A < \frac{1005}{2012}}.
\]

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×