А в чем смысл задачи? Мы же знаем асимптотику

с точностью до любого члена. Ну возьмем мы ее, подставим, все упростим и получим требуемое соотношение при

. Дальше-то что?
Т.е. решить можно чисто механически, писать решение явно без особого смысла сильно лень.