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[obm-l] [obm-l] Questão mol fatorial



Questão:

Quantos dígitos possui um mol fatorial ? (seja um mol = 6,02*10^23)

 

Tentei resolver tal questão mas acho que ficou com um erro grande +/-50...

 

A seguir publico a minha solução, gostaria de saber como poderia melhora-lá. Me falaram sobre a série de Taylor para calcular o desvio, mas nao sei como proceder... Se alguem pudesse me ajudar, seria grato.

 

Sabemos que para calcular o numero de dígitos de números gigantescos, basta calcular o logaritmo na base 10 do numero e acrescentarmos 1 à característica do logaritmo.

 

Log(n!) é Log [1*2*3*...*(n-1)*n] e assim sendo, pode ser escrito na forma de log(1) + log(2) + log (3) + ... + log(n-1) + log(n). Seja log(n!) soma de retângulos de base igual a 1 e altura igual a log(k), k pertencentes aos naturais, podemos afirmar que a integral de log(n) é aproximadamente log(n!), portanto.

 

Daí temos que:

 

Int ( log10(x) , x=1..n ) = log10[(n-1)!] + C

 

Em que Int ( log10(x) , x=1..n ) é a integral definida de logaritmo de x na base 10 no intervalo de 1 a n e que C é o complemento de log[(n-1)!] para Int ( log10(x) , x=1..n ).

 

Calculando C:

 

Sabemos que:

Int ( log10(x) , x=1..n ) = log10[(n-1)!] + C, portanto:

C = Int ( log10(x) , x=1..n ) – log10[(n-1)!]

Sabemos ainda que Int ( log10(x) , x=1..n ) = (n*ln(n)-n)/ln(10)

 

Daí temos que:

C = (n*ln(n)-n)/ln(10) – (1*ln(1)-1)/ln(10) – log10([n-1)!]

C = (ln(n^n)-n)/ln(10) – (-1)/ln(10) – log10[(n-1)!]     //   n^n = n elevado a n.

C = [log10(n^n) – n/ln(10)] + 1/ln(10) – log10[(n-1)!]

C = [log10(n^n) – log10[(n-1)!] + (1-n)/ln(10)

C = log10[(n^n)/(n-1)!] + (1-n)/ln(10)

 

Supondo que C < log(n)

 

C < log(x)

log10[(x^x)/(n-1)!] + (1-x)/ln(10) < log(x)

log10[(x^x)/(x-1)!] – log(x) < (x-1)/ln(10)

log10{[x^(x-1)]/(x-1)!} < (x-1)/ln(10)

 

por substituição, observamos que verifica-se a suposição inicial (nao sei como proceder)

 

Então, para números muito grandes, superior a ordem de grandeza de 10^5, o valor C pode ser desprezados. Exemplo:

 

X = 100000

 

(int(log10(x) , x=1..100000)) 456570.9859

(log10(99999!)); 456568.4509

 

C = 2.5350 (0.0005552% de variação)

 

log(100000)=5

 

C < log(100000).

 

Como a questao se trata do logaritmo de 1 mol, a parcela de desvio pode ser desprezada pois o erro será menor de que 0.000000000000000001%

 

Concluímos então que:

Int ( log10(x) , x=1..6,02*10^23 ) é igual aproximadamente a log10[(6,02*10^23-1)!]

 

Portanto:

Int ( log10(x) , x=1..6,02*10^23 ) =  14053871809631452780257308.89

 

Finalmente, 1 mol! Possui aproximadamente 1,4054*10^25 dígitos!!!

 

P.s -Resultados obtidos através do programa Maple 8

 

Murilo RFL Goiânia-GO