题目
求下列极限:lim _(narrow infty )(1+dfrac (1)(3)+dfrac (1)(9)+... +dfrac (1)({3)^n});
求下列极限:
;
题目解答
答案
显然
为首项为
,公比为
的等比数列的前
项和,所以由等比数列求和公式,有
∴
解析
考查要点:本题主要考查无穷等比级数的求和,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$\dfrac{1}{3}$的等比数列。
- 应用等比数列前$n+1$项和的公式,化简表达式。
- 当$n \rightarrow \infty$时,利用公比绝对值小于1时无穷级数的和公式直接求极限。
破题关键点:
- 正确判断项数:数列从$1$到$\dfrac{1}{3^n}$共有$n+1$项。
- 极限处理:当$n \rightarrow \infty$时,$\left(\dfrac{1}{3}\right)^{n+1}$趋近于$0$。
步骤1:识别等比数列
数列$1, \dfrac{1}{3}, \dfrac{1}{9}, \cdots, \dfrac{1}{3^n}$是首项$a=1$,公比$r=\dfrac{1}{3}$的等比数列,共有$n+1$项。
步骤2:应用等比数列求和公式
前$n+1$项和为:
$S_{n+1} = \frac{1 \cdot \left[1 - \left(\dfrac{1}{3}\right)^{n+1}\right]}{1 - \dfrac{1}{3}} = \frac{1 - \left(\dfrac{1}{3}\right)^{n+1}}{\dfrac{2}{3}} = \frac{3}{2} \left[1 - \left(\dfrac{1}{3}\right)^{n+1}\right]$
步骤3:取极限
当$n \rightarrow \infty$时,$\left(\dfrac{1}{3}\right)^{n+1} \rightarrow 0$,因此:
$\lim_{n \rightarrow \infty} S_{n+1} = \frac{3}{2} \cdot 1 = \frac{3}{2}$