Вычислите предел последовательности a_n = n*(sqrt(n+1) - sqrt(n)) двумя способами и обсудите, почему один из способов даёт более удобную оценку погрешности

19 Ноя в 10:18
5 +1
0
Ответы
1
Ответ: предел an=n(n+1−n)a_n=n(\sqrt{n+1}-\sqrt{n})an =n(n+1 n ) равен +∞+\infty+.
1) Алгебраический приём (сопряжённое):
an=n(n+1−n)=nn+1+n=n1+1/n+1. a_n=n(\sqrt{n+1}-\sqrt{n})=\frac{n}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}
=\frac{\sqrt{n}}{\sqrt{1+1/n}+1}.
an =n(n+1 n )=n+1 +n n =1+1/n +1n .
Отсюда очевидно an→+∞a_n\to+\inftyan + (так как числитель n→∞\sqrt{n}\to\inftyn , а знаменатель →2\to22). Более точно:
an−n2=n(11+1/n+1−12)=−12n (1+1/n+1)2. a_n-\frac{\sqrt{n}}{2}
=\sqrt{n}\Big(\frac{1}{\sqrt{1+1/n}+1}-\frac12\Big)
=-\frac{1}{2\sqrt{n}\,(\sqrt{1+1/n}+1)^2}.
an 2n =n (1+1/n +11 21 )=2n (1+1/n +1)21 .
Следовательно модуль погрешности удовлетворяет оценке
∣an−n2∣≤18n(поскольку (1+1/n+1)2≥4), \left|a_n-\frac{\sqrt{n}}{2}\right|\le\frac{1}{8\sqrt{n}}
\quad(\text{поскольку }(\sqrt{1+1/n}+1)^2\ge4),
an 2n 8n 1 (поскольку (1+1/n +1)24),
и асимптотика
an=n2−18n+o ⁣(1n). a_n=\frac{\sqrt{n}}{2}-\frac{1}{8\sqrt{n}}+o\!\left(\frac{1}{\sqrt{n}}\right).
an =2n 8n 1 +o(n 1 ).

2) Метод средней точки (теорема о среднем значении):
по ТФКП существует cn∈(n,n+1)c_n\in(n,n+1)cn (n,n+1) такой, что
n+1−n=12cn, \sqrt{n+1}-\sqrt{n}=\frac{1}{2\sqrt{c_n}},
n+1 n =2cn 1 ,
откуда
an=n2cn,n2n+1<an<n2n. a_n=\frac{n}{2\sqrt{c_n}},\qquad \frac{n}{2\sqrt{n+1}}<a_n<\frac{n}{2\sqrt{n}}.
an =2cn n ,2n+1 n <an <2n n .
Эти неравенства также показывают an→+∞a_n\to+\inftyan + и дают асимптотическое поведение an∼n2a_n\sim\frac{\sqrt{n}}{2}an 2n , но не дают сразу точной постоянной в погрешности без дополнительного анализа положения cnc_ncn .
Почему первый способ удобнее для оценки погрешности:
алгебраическая редукция даёт явную точную формулу для ana_nan и разницу с главным членом n2\frac{\sqrt{n}}{2}2n , что позволяет получить конкретную числовую оценку погрешности (≤1/(8n)\le 1/(8\sqrt{n})1/(8n )). Метод через среднее значение даёт только существование cnc_ncn и менее явную оценку константы погрешности.
19 Ноя в 10:28
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир