题目
lim _(narrow infty )(dfrac (1)({n)^2+n+1}+dfrac (2)({n)^2+n+2}+... +dfrac (n)({n)^2+n+n}).
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题目解答
答案

解析:
对原式进行缩放,得:


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,


解析
考查要点:本题主要考查数列极限的计算,特别是利用夹逼定理处理分式和式的极限问题。
解题核心思路:
当分母中的高阶项(如$n^2$)主导时,可以通过缩放分母构造上下限,将原式夹在两个易于计算的和式之间,再利用夹逼定理求极限。
破题关键点:
- 分母的缩放:将分母$n^2 + n + k$放大或缩小为与$n^2$相关的表达式,构造上下限。
- 和式的简化:将上下限的和式转化为等差数列求和,再通过极限运算化简。
步骤1:构造上下限
对原式中的每一项$\dfrac{k}{n^2 + n + k}$($k=1,2,\dots,n$):
- 下限构造:分母最小为$n^2 + n + 1$,故$\dfrac{k}{n^2 + n + k} \geq \dfrac{k}{n^2 + n + n} = \dfrac{k}{n^2 + 2n}$。
- 上限构造:分母最大为$n^2 + n + n$,故$\dfrac{k}{n^2 + n + k} \leq \dfrac{k}{n^2 + n + 1}$。
步骤2:计算上下限的和式极限
下限和式
$\sum_{k=1}^n \dfrac{k}{n^2 + 2n} = \dfrac{1}{n^2 + 2n} \cdot \dfrac{n(n+1)}{2} = \dfrac{n^2 + n}{2(n^2 + 2n)}.$
当$n \to \infty$时,分子和分母的最高次项均为$n^2$,故极限为$\dfrac{1}{2}$。
上限和式
$\sum_{k=1}^n \dfrac{k}{n^2 + n + 1} = \dfrac{1}{n^2 + n + 1} \cdot \dfrac{n(n+1)}{2} = \dfrac{n^2 + n}{2(n^2 + n + 1)}.$
同理,当$n \to \infty$时,极限也为$\dfrac{1}{2}$。
步骤3:应用夹逼定理
由于原式被夹在两个极限均为$\dfrac{1}{2}$的和式之间,根据夹逼定理,原式的极限为$\dfrac{1}{2}$。