Treść zadania

pytajacy231

1) \Lim_{n\to+ \infty }(\frac{n^2+1}{n^2})^(n po 2)

To najpierw liczę n po 2 czyli:
\frac{n!}{2!(n-2)!}
zatem:
n!=(n-2)!(n-1)n
(n-2)!=(n-2)!(n-1)n
czyli wstawiam do wzoru:
\frac{n!}{2!(n-2)!}=\frac{(n-2)!(n-1)n}{2(n-2)!}= \frac{(n-1)n}{2}

\Lim_{n\to+ \infty }(\frac{n^2+1}{n^2})^(n po 2)= \Lim_{n\to+ \infty } [\frac{n^2(1+1/n^2)}{n^2}]^\frac{(n-1)n}{2}=\Lim_{n\to+ \infty }[(1+\frac{1}{n^2})^n2]^\frac{(n-1)n}{2}
i tutaj nie rozumiem bo cały nawias dąży do e czyli n^2 przy n do nieskończoności dąży do nieskończoności.Dodatkowo nie wiem skąd wzięła się ta potęga tego nawiasu (1+\frac{1}{n^2})^n2
Liczy się wtedy granicę potęgi tylko dlaczego w mianowniku jest 2n^2 a nie sama 2 \frac{(n-1)n}{2}= \Lim_{n\to+ \infty }\frac{n-1}{2n}= \Lim_{n\to+ \infty }\frac{n(1-1/n)}{2n}= \frac{1}{2}

zatem:
\Lim_{n\to+ \infty }(\frac{n^2+1}{n^2})^(n po 2)= \Lim_{n\to+ \infty } [\frac{n^2(1+1/n^2)}{n^2}]^\frac{(n-1)n}{2}=\Lim_{n\to+ \infty }[(1+\frac{1}{n^2})^n2]^\frac{(n-1)n}{2}= e^\frac{1}{2}[/quote]

Zadanie jest zamknięte. Autor zadania wybrał już najlepsze rozwiązanie lub straciło ono ważność.

Rozwiązania

  • antekL1

    Mamy do rozwiązania:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left[\left(\frac{n^2+1}{n^2}\right)^{n \choose 2}\right]= \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left[\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{\frac{n(n-1)}{2}} \right ]

    - jak to sam obliczyłeś poprawnie w treści zadania.

    Zajmijmy się wyrażeniem w nawiasie kwadratowym.
    Z praw potęgowania wynika, że jest ono równe:

    \left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{\frac{n(n-1)}{2}}=\sqrt{\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{n^2-n}}=\sqrt{\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{n^2}}\cdot\sqrt{\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{-n}}

    Obliczmy teraz osobno dwie granice:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{n^2}= \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left(1+\frac{1}{k} \right )^{k} = e

    (gdyż jak podstawimy k = n^2 to i tak liczymy granicę w plus nieskończoności ) oraz:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{-n} = \,\, ???

    Do obliczenia ostatniej z granic użyjemy rozwinięcia logarytmu naturalnego w szereg.
    Dla małych "x" zachodzi wzór:

    \ln(1+x)\,\approx\,1 + x - \frac{x^2}{2} + ...

    Podstawiamy x = 1 / n^2 i bierzemy logarytm wyrażenia pod granicą.
    Używamy twierdzenia:

    "Jeżeli granica lim [ log (f(n)) ] jest skończona to:
    lim [ log (f(n)) ] = log [ lim f(n) ] "
    (wymaga to jeszcze ciągłości funkcji f(n), [ tutaj - spełnione ] i jest jednym z twierdzeń,
    które pozwolą funkcję z granicy zamienić na granicę z funkcji).

    Rozpatrujemy więc granicę logarytmu, a logarytm rozwijamy w szereg:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\ln\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{-n}= \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left[(-n)\cdot \ln\left(1+\frac{1}{n^2} \right )\right ] =

    i dalej, używając ROZWINIĘCIA LOGARYTMU w szereg dla małych "x"

    = \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left[(-n)\cdot \left(\frac{1}{n^2} -\frac{1}{2n^4} + ...\right )\right ] = \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left(\frac{-1}{n} + \frac{1}{2n^3}-...\right ) = 0

    Wobec tego granica naszego logarytmu jest ZEREM,
    bo dla dużych "n" wszystkie wyrazy szeregu dążą do zera
    co najmniej tak szybko jak 1/n.
    [ to też pewnie wymaga dowodu, ale nie chcę powtarzać tu wykładu ]
    czyli granica funkcji pod logarytmem to JEDEN. Mamy więc:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left(1+\frac{1}{n^2} \right )^{-n} = 1

    Jeśli to było na zajęciach to przepraszam za przydługi dowód.

    Granice obu składników na które rozbiliśmy początkowe wyrażenie są skończone,
    funkcje są ciągłe, możemy więc użyć twierdzenia,
    że "granica z pierwiastka = pierwiastek z granicy". Dlatego początkowa granica to:

    \lim\limits_{n\rightarrow +\infty}\left[\left(\frac{n^2+1}{n^2}\right)^{n \choose 2}\right]= \sqrt{e}\cdot\sqrt{1}=\sqrt{e}

    W razie pytań - pisz na priv,
    bo nie wiem, jakich metod z wyżej wymienionych używacie :)

    Zauważ, że ta "sztuczka" z logarytmem NATYCHMIAST daje granice
    typu (1 + 1/n) ^ n etc.

Podobne materiały

Przydatność 75% Należy wymagać najpierw od siebie a później od innych - przemowa

Moi drodzy, w moim przekonaniu należy wymagać najpierw od siebie a później od innych. Zdarza się że wymagamy od innych szacunku, dobra, ambicji , a sami ich nie doceniamy, czy tolerujemy. Czy tak powinno być ? Dlaczego wymagamy od innych a sami nic nie dajemy ?! Życie nie polega na braniu lecz na dawaniu z siebie wszystkiego co najlepsze. Jedną z cech człowieka jest...

0 odpowiada - 0 ogląda - 1 rozwiązań

Dodaj zadanie

Zobacz więcej opcji