數列極限的求法,你會幾種呢?

2021-01-08 別跡無涯

數列極限的求法,也許大家都已經略有了解,但是一些細節可能未注意,小編在這裡會詳細地講述數列極限的求法,同時會對那部分容易被忽視的細節點出來。

1.數列轉化為函數求極限

在求下面這道數列極限題目時,最讓人忽視的地方就是錯誤運用洛必達法則,洛必達法則是需要對分子分母求導,因此運用洛必達法則前必須保證變量是連續變量而不是離散變量。請看下面這道例題:

首先看看下面的解答過程,你發現幾處錯誤了呢?

相信你已經看出來了,有兩處錯誤,即上面標紅的部分。兩處錯誤的共同點是沒有說明t與n的關係。既然小編說上面解答過程中沒有標明t與n的關係,那麼有些同學可能會採取如下做法,大家再看看是否正確:

雖然在上面標紅的部分中,標明了t與n的關係,但是,t仍然是離散變量,是與n一一對應的離散變量,因此,在後面用洛必達法則時,對t求導就是錯誤的做法。那麼應如何說明呢?

正確做法如下:

那麼在將數列極限轉化為函數極限時,要注意哪一點呢?注意看上面兩處標紅的地方,除了用t代替1/n外,極限式的其它地方包括變量位置都沒有變,這很重要,不僅是方便自己檢錯,另外一方面也是給評卷老師清晰的表達,而不用讓評卷老師多花時間去推測中間步驟,這就是答題細節!

2.轉化為定積分求極限

n項數列的極限第一種求解方法是轉化為定積分求解。那麼這類需要轉化為定積分求解的n項數列極限題目就需要大家對定積分的定義理解深刻才行,否則就很容易出錯。

定積分定義是:

從定義中可以看出,對於n項數列極限,若要用定積分求解,需要做三步:一是要化為求和的n項數列極限;二是要湊出n個等長區間;三是要在每個等長區間找到一個點。可以通過下述例子來理解:

首先需要把連乘轉化為求和的n項數列極限,如下所示:

第二步湊出n個等長區間,結果如下:

第三步就是在n個區間中分別找一點,結果如下:

從上式可以看到,2n個區間中每個區間可以選擇的點分別為i/n,i=1,2,…,2n。

顯然這2n個點中最小點為1/n,最大點為2n/n=2。閉區間就是當n趨於無窮時,最大點和最小點的極限值,不難得出閉區間是[0, 2],因此可以根據定積分定義將上式轉化為如下定積分計算:

因此原題目答案是:

3.放大縮小求極限

有的時候,需要用到夾逼定理求極限,夾逼定理的實質就是要找到所求極限的上限和下限,當上限和下限相等且為A時,所求極限就等於A。請看下面這道題:

初看上題,大家或許覺得沒啥思路,不妨先試試分部積分:

注意到,對於閉區間[0, 1],下式必成立:

顯然,當n趨於無窮時,上述不等式兩邊均等於0,由夾逼定理,可知,原命題得證。

在用放大縮小求極限時,一些常見的不等式必須知道,這些不等式關係可以直接應用而無需證明:

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