考研数学一数列极限大题

更新时间:2025-12-13 06:56:41
最佳答案

在考研数学一数列极限的大题中,关键在于识别数列极限的类型,并运用恰当的极限运算法则进行求解。以下是一个典型的数列极限大题解答过程:

题目:求以下数列的极限:
\[ \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n^2} \left( \frac{n}{1+\frac{1}{n}} + \frac{n}{1+\frac{2}{n}} + \frac{n}{1+\frac{3}{n}} + \ldots + \frac{n}{1+\frac{n}{n}} \right) \]

解答:
首先,观察数列中的每一项,可以发现每一项都形如 \(\frac{n}{1+\frac{k}{n}}\),其中 \(k\) 从 1 到 \(n\)。

将原数列展开,得到:
\[ \frac{1}{n^2} \left( \frac{n}{1+\frac{1}{n}} + \frac{n}{1+\frac{2}{n}} + \frac{n}{1+\frac{3}{n}} + \ldots + \frac{n}{1+\frac{n}{n}} \right) \]

对每一项进行通分,得到:
\[ \frac{1}{n^2} \left( \frac{n^2}{n+1} + \frac{n^2}{n+2} + \frac{n^2}{n+3} + \ldots + \frac{n^2}{2n} \right) \]

进一步化简,得到:
\[ \frac{1}{n} \left( \frac{1}{n+1} + \frac{1}{n+2} + \frac{1}{n+3} + \ldots + \frac{1}{2n} \right) \]

现在,我们考虑求和部分。这是一个调和级数的一部分,随着 \(n\) 的增大,和趋近于调和级数的和。根据调和级数的性质,我们知道:
\[ \lim_{n \to \infty} \left( \frac{1}{n+1} + \frac{1}{n+2} + \frac{1}{n+3} + \ldots + \frac{1}{2n} \right) = \ln 2 \]

因此,原数列的极限为:
\[ \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n} \left( \frac{1}{n+1} + \frac{1}{n+2} + \frac{1}{n+3} + \ldots + \frac{1}{2n} \right) = \lim_{n \to \infty} \frac{\ln 2}{n} = 0 \]

所以,该数列的极限为 0。

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