lim _(n arrow infty) sqrt(n)(sqrt(n+1)-sqrt(n-2))= ____
$\lim _{n \rightarrow \infty} \sqrt{n}(\sqrt{n+1}-\sqrt{n-2})=$ ____
题目解答
答案
我们来求解这个极限:
$\lim_{n \to \infty} \sqrt{n}(\sqrt{n+1} - \sqrt{n-2})$
第一步:分析结构
这个极限是 $ \infty \cdot 0 $ 型的不定式,因为:
- $ \sqrt{n} \to \infty $
- $ \sqrt{n+1} - \sqrt{n-2} \to 0 $
所以我们需要对表达式进行变形,消除不定式。
第二步:对根号差进行有理化
我们考虑对 $ \sqrt{n+1} - \sqrt{n-2} $ 进行有理化处理。
利用公式:
$\sqrt{a} - \sqrt{b} = \frac{a - b}{\sqrt{a} + \sqrt{b}}$
所以:
$\sqrt{n+1} - \sqrt{n-2} = \frac{(n+1) - (n-2)}{\sqrt{n+1} + \sqrt{n-2}} = \frac{3}{\sqrt{n+1} + \sqrt{n-2}}$
代入原式:
$\sqrt{n}(\sqrt{n+1} - \sqrt{n-2}) = \sqrt{n} \cdot \frac{3}{\sqrt{n+1} + \sqrt{n-2}}$
即:
$\lim_{n \to \infty} \frac{3\sqrt{n}}{\sqrt{n+1} + \sqrt{n-2}}$
第三步:提取主阶,化简
我们对分母进行近似。当 $ n \to \infty $ 时,$ \sqrt{n+1} \approx \sqrt{n} $,$ \sqrt{n-2} \approx \sqrt{n} $,所以分母大约是 $ \sqrt{n} + \sqrt{n} = 2\sqrt{n} $。
为了更精确,我们可以提取 $ \sqrt{n} $:
分子:$ 3\sqrt{n} $
分母:
$\sqrt{n+1} + \sqrt{n-2} = \sqrt{n}\left( \sqrt{1 + \frac{1}{n}} + \sqrt{1 - \frac{2}{n}} \right)$
所以整个表达式变为:
$\frac{3\sqrt{n}}{\sqrt{n}\left( \sqrt{1 + \frac{1}{n}} + \sqrt{1 - \frac{2}{n}} \right)} = \frac{3}{\sqrt{1 + \frac{1}{n}} + \sqrt{1 - \frac{2}{n}}}$
第四步:取极限
当 $ n \to \infty $ 时:
- $ \frac{1}{n} \to 0 $,所以 $ \sqrt{1 + \frac{1}{n}} \to 1 $
- $ \frac{2}{n} \to 0 $,所以 $ \sqrt{1 - \frac{2}{n}} \to 1 $
因此分母趋于 $ 1 + 1 = 2 $,整个表达式趋于:
$\frac{3}{2}$
最终答案:
$\boxed{\frac{3}{2}}$