题目
8、 lim _(narrow infty )n(q)^n(0lt qlt 1,nin N)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查极限的求解方法,特别是洛必达法则的应用,以及对未定式形式的识别与处理。
解题核心思路:
当$n \to \infty$时,$n$趋向于无穷大,而$q^n$($0 < q < 1$)趋向于0,此时极限形式为$\infty \cdot 0$型未定式。需将其转化为$\frac{\infty}{\infty}$或$\frac{0}{0}$型,进而应用洛必达法则求解。
破题关键点:
- 构造分式形式:将$n q^n$改写为$\frac{n}{q^{-n}}$,使其符合洛必达法则的使用条件。
- 求导分析:对分子和分母分别求导,通过极限运算判断最终结果。
步骤1:构造分式形式
将原式改写为:
$\lim_{n \to \infty} n q^n = \lim_{n \to \infty} \frac{n}{q^{-n}} = \lim_{n \to \infty} \frac{n}{(1/q)^n}$
此时,分子$n \to \infty$,分母$(1/q)^n \to \infty$(因$1/q > 1$),形式为$\frac{\infty}{\infty}$,满足洛必达法则条件。
步骤2:应用洛必达法则
对分子和分母分别求导:
- 分子导数:$\frac{d}{dn} (n) = 1$
- 分母导数:$\frac{d}{dn} \left( (1/q)^n \right) = (1/q)^n \ln(1/q)$
因此,极限变为:
$\lim_{n \to \infty} \frac{1}{(1/q)^n \ln(1/q)}$
步骤3:分析极限结果
由于$1/q > 1$,$(1/q)^n \to \infty$,而$\ln(1/q) > 0$(因$1/q > 1$),故分母整体趋向于$+\infty$,从而:
$\lim_{n \to \infty} \frac{1}{(1/q)^n \ln(1/q)} = 0$
结论:原极限值为$0$。