题目
26. (4.0分) lim_(ntoinfty)(1+2+3+...+n)/(2n^2)=____.(答案若非整数则输入最简分数,例如:(a)/(b)输入为a/b)
26. (4.0分) $\lim_{n\to\infty}\frac{1+2+3+\cdots+n}{2n^{2}}$=____.(答案若非整数则输入最简分数,例如:$\frac{a}{b}$输入为a/b)
题目解答
答案
利用等差数列求和公式,前 $n$ 个正整数的和为 $\frac{n(n+1)}{2}$。代入原式得:
\[
\lim_{n\to\infty}\frac{\frac{n(n+1)}{2}}{2n^2} = \lim_{n\to\infty}\frac{n(n+1)}{4n^2} = \lim_{n\to\infty}\left(\frac{1}{4} + \frac{1}{4n}\right) = \frac{1}{4}.
\]
当 $n$ 趋近于无穷大时,$\frac{1}{4n}$ 趋近于 0,故极限值为 $\frac{1}{4}$。
答案:$\boxed{\frac{1}{4}}$
解析
本题考查数列极限的计算,解题思路是先利用等差数列求和公式求出分子的和,再化简式子,最后根据极限的运算法则求出极限值。
- 求分子的和:
已知分子为$1 + 2 + 3 + \cdots + n$,这是一个首项$a_1 = 1$,末项$a_n = n$,项数为$n$的等差数列。
根据等差数列求和公式$S_n=\frac{n(a_1 + a_n)}{2}$,可得$1 + 2 + 3 + \cdots + n=\frac{n(1 + n)}{2}$。 - 化简原式:
将分子的和代入原式$\lim_{n\to\infty}\frac{1 + 2 + 3 + \cdots + n}{2n^2}$,得到$\lim_{n\to\infty}\frac{\frac{n(n + 1)}{2}}{2n^2}$。
根据除法运算法则,除以一个数等于乘以它的倒数,则$\lim_{n\to\infty}\frac{\frac{n(n + 1)}{2}}{2n^2}=\lim_{n\to\infty}\frac{n(n + 1)}{2\times2n^2}=\lim_{n\to\infty}\frac{n(n + 1)}{4n^2}$。 - 进一步化简式子:
对$\frac{n(n + 1)}{4n^2}$进行化简,分子分母同时约去$n$,得到$\frac{n + 1}{4n}$,再将其拆分为$\frac{n}{4n}+\frac{1}{4n}=\frac{1}{4}+\frac{1}{4n}$。
所以$\lim_{n\to\infty}\frac{n(n + 1)}{4n^2}=\lim_{n\to\infty}(\frac{1}{4}+\frac{1}{4n})$。 - 求极限值:
根据极限的加法运算法则$\lim_{n\to\infty}(a_n + b_n)=\lim_{n\to\infty}a_n+\lim_{n\to\infty}b_n$,可得$\lim_{n\to\infty}(\frac{1}{4}+\frac{1}{4n})=\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4}+\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4n}$。
因为常数的极限就是其本身,所以$\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4}=\frac{1}{4}$。
当$n\to\infty$时,分母$4n\to\infty$,则$\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4n}=0$。
所以$\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4}+\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4n}=\frac{1}{4}+0=\frac{1}{4}$。