题目
求下列极限(1)lim _(narrow infty )(1+dfrac (1)(2)+dfrac (1)(4)+... +dfrac (1)({2)^n})
求下列极限
(1)
题目解答
答案
依题意,设

根据等比数列的前
项和公式,得


∴


解析
考查要点:本题主要考查无穷等比数列的和的极限计算,需要学生掌握等比数列求和公式及其在极限情况下的应用。
解题核心思路:
- 识别题目中的数列为首项为1,公比为$\dfrac{1}{2}$的等比数列。
- 应用等比数列前$n$项和公式,将求和表达式化简。
- 利用当$n \rightarrow \infty$时,$\dfrac{1}{2^n} \rightarrow 0$的性质,求出极限值。
破题关键点:
- 正确写出等比数列求和公式,注意首项和公比的对应关系。
- 化简表达式后,分析极限过程中无穷小项的消失。
设数列的前$n+1$项和为$S_n$,即:
$S_n = 1 + \dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{4} + \cdots + \dfrac{1}{2^n}$
步骤1:应用等比数列求和公式
首项$a_1 = 1$,公比$r = \dfrac{1}{2}$,项数为$n+1$,根据公式:
$S_n = a_1 \cdot \dfrac{1 - r^{n+1}}{1 - r}$
步骤2:代入数值计算
将$a_1 = 1$,$r = \dfrac{1}{2}$代入公式:
$S_n = \dfrac{1 - \left( \dfrac{1}{2} \right)^{n+1}}{1 - \dfrac{1}{2}} = \dfrac{1 - \dfrac{1}{2^{n+1}}}{\dfrac{1}{2}} = 2 \left( 1 - \dfrac{1}{2^{n+1}} \right)$
步骤3:化简表达式
进一步化简得:
$S_n = 2 - \dfrac{1}{2^n}$
步骤4:求极限
当$n \rightarrow \infty$时,$\dfrac{1}{2^n} \rightarrow 0$,因此:
$\lim_{n \rightarrow \infty} S_n = \lim_{n \rightarrow \infty} \left( 2 - \dfrac{1}{2^n} \right) = 2 - 0 = 2$