Рассмотрите последовательность a_n = (sqrt(n+1) - sqrt(n))^n при n -> +infty; обсудите, какой подход (логарифмы, асимптотика через рационализацию, сравнение с экспонентой) даст наиболее точное представление предела и почему

26 Ноя в 13:48
1 +1
0
Ответы
1
Кратко: предел равен 0. Наиболее точное представление даёт комбинация рационализации и логарифмирования с асимптотическим разложением (т. е. рационализация → логарифм → разложение ln), потому что рационализация даёт точную малую величину основания, а логарифм переводит степень в множитель, что позволяет получить сколь угодно точную асимптику.
Доказательство и асимптика (сжато):
1) Рационализация:
n+1−n=1n+1+n,an=(1n+1+n)n. \sqrt{n+1}-\sqrt{n}=\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}},
\qquad a_n=\Big(\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}\Big)^n.
n+1 n =n+1 +n 1 ,an =(n+1 +n 1 )n.

2) Логарифм и разложение:
ln⁡an=−nln⁡(n+1+n). \ln a_n=-n\ln\big(\sqrt{n+1}+\sqrt{n}\big).
lnan =nln(n+1 +n ).
Поскольку n+1+n=2n(1+14n+O(n−2))\sqrt{n+1}+\sqrt{n}=2\sqrt{n}\big(1+\tfrac{1}{4n}+O(n^{-2})\big)n+1 +n =2n (1+4n1 +O(n2)), получаем
ln⁡(n+1+n)=ln⁡2+12ln⁡n+14n+o(1/n). \ln\big(\sqrt{n+1}+\sqrt{n}\big)=\ln2+\tfrac12\ln n+\tfrac{1}{4n}+o(1/n).
ln(n+1 +n )=ln2+21 lnn+4n1 +o(1/n).
Умножая на −n-nn,
ln⁡an=−nln⁡2−n2ln⁡n−14+o(1). \ln a_n=-n\ln2-\tfrac{n}{2}\ln n-\tfrac{1}{4}+o(1).
lnan =nln22n lnn41 +o(1).

3) Следствие:
an=exp⁡ ⁣(−nln⁡2−n2ln⁡n−14+o(1)), a_n=\exp\!\big(-n\ln2-\tfrac{n}{2}\ln n-\tfrac{1}{4}+o(1)\big),
an =exp(nln22n lnn41 +o(1)),
откуда в частности an→0a_n\to0an 0 при n→∞n\to\inftyn, и более точно
an∼e−1/4 2−n n−n/2. a_n\sim e^{-1/4}\,2^{-n}\,n^{-n/2}.
an e1/42nnn/2.

Комментарий по методам: простое сравнение с экспонентой или грубая оценка основания дают только факт стремления к нулю; для получения точного экспоненциального и множитель‑постоянного члена нужно рационализовать и логарифмировать с асимптотическим разложением.
26 Ноя в 14:00
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