Вычислите предел последовательности x_n = n * (sqrt{n^2 + n} - n) и обсудите, какие алгебраические приемы и пределы следует применять для корректного получения результата
Искомый предел равен +∞+\infty+∞. Короткое и корректное вычисление с объяснением приёмов: 1) Умножим разность на сопряжённое, чтобы устранить корень: n2+n−n=(n2+n)−n2n2+n+n=nn2+n+n.
\sqrt{n^2+n}-n=\frac{(n^2+n)-n^2}{\sqrt{n^2+n}+n}=\frac{n}{\sqrt{n^2+n}+n}. n2+n−n=n2+n+n(n2+n)−n2=n2+n+nn.
Это — приём рационализации разности с корнем. 2) Подставляем в xnx_nxn: xn=n(n2+n−n)=n2n2+n+n.
x_n=n\big(\sqrt{n^2+n}-n\big)=\frac{n^2}{\sqrt{n^2+n}+n}. xn=n(n2+n−n)=n2+n+nn2.
Вынесем nnn из-под корня (факторизация по степени): xn=n2n(1+1/n+1)=n1+1/n+1.
x_n=\frac{n^2}{n\big(\sqrt{1+1/n}+1\big)}=\frac{n}{\sqrt{1+1/n}+1}. xn=n(1+1/n+1)n2=1+1/n+1n. 3) Применим предельный переход. Так как 1+1/n→1\sqrt{1+1/n}\to11+1/n→1 при n→∞n\to\inftyn→∞, знаменатель стремится к 222, а числитель n→∞n\to\inftyn→∞. Следовательно xn→+∞.
x_n\to+\infty. xn→+∞. Альтернативный контроль (асимптотика): через разложение 1+x=1+x2+o(x)\sqrt{1+x}=1+\tfrac{x}{2}+o(x)1+x=1+2x+o(x) при x→0x\to0x→0 получаем n2+n−n=n(1+1/n−1)=12+o(1)\sqrt{n^2+n}-n=n(\sqrt{1+1/n}-1)=\tfrac12+o(1)n2+n−n=n(1+1/n−1)=21+o(1), поэтому xn=n2+o(n)→+∞x_n=\tfrac n2+o(n)\to+\inftyxn=2n+o(n)→+∞. Замечание о типичных ошибках: нельзя напрямую перемножать пределы, если один из множителей неограничен; корректный путь — рационализация или выделение главного члена (факторизация/асимптотика).
Короткое и корректное вычисление с объяснением приёмов:
1) Умножим разность на сопряжённое, чтобы устранить корень:
n2+n−n=(n2+n)−n2n2+n+n=nn2+n+n. \sqrt{n^2+n}-n=\frac{(n^2+n)-n^2}{\sqrt{n^2+n}+n}=\frac{n}{\sqrt{n^2+n}+n}.
n2+n −n=n2+n +n(n2+n)−n2 =n2+n +nn . Это — приём рационализации разности с корнем.
2) Подставляем в xnx_nxn :
xn=n(n2+n−n)=n2n2+n+n. x_n=n\big(\sqrt{n^2+n}-n\big)=\frac{n^2}{\sqrt{n^2+n}+n}.
xn =n(n2+n −n)=n2+n +nn2 . Вынесем nnn из-под корня (факторизация по степени):
xn=n2n(1+1/n+1)=n1+1/n+1. x_n=\frac{n^2}{n\big(\sqrt{1+1/n}+1\big)}=\frac{n}{\sqrt{1+1/n}+1}.
xn =n(1+1/n +1)n2 =1+1/n +1n .
3) Применим предельный переход. Так как 1+1/n→1\sqrt{1+1/n}\to11+1/n →1 при n→∞n\to\inftyn→∞, знаменатель стремится к 222, а числитель n→∞n\to\inftyn→∞. Следовательно
xn→+∞. x_n\to+\infty.
xn →+∞.
Альтернативный контроль (асимптотика): через разложение 1+x=1+x2+o(x)\sqrt{1+x}=1+\tfrac{x}{2}+o(x)1+x =1+2x +o(x) при x→0x\to0x→0 получаем n2+n−n=n(1+1/n−1)=12+o(1)\sqrt{n^2+n}-n=n(\sqrt{1+1/n}-1)=\tfrac12+o(1)n2+n −n=n(1+1/n −1)=21 +o(1), поэтому xn=n2+o(n)→+∞x_n=\tfrac n2+o(n)\to+\inftyxn =2n +o(n)→+∞.
Замечание о типичных ошибках: нельзя напрямую перемножать пределы, если один из множителей неограничен; корректный путь — рационализация или выделение главного члена (факторизация/асимптотика).