求极限lim _(narrow infty )[ dfrac (1)(1times 3)+dfrac (1)(3times 5)+... +dfrac (1)((2n-1)(2n+1))]
求极限
题目解答
答案





解析
考查要点:本题主要考查分式求和的裂项相消法(望远镜求和)以及数列极限的计算。
解题核心思路:
将每一项 $\dfrac{1}{(2k-1)(2k+1)}$ 拆分为两个分数的差,使得求和时中间项相互抵消,仅剩首项和末项,从而简化求和过程。
破题关键点:
- 部分分式分解:将 $\dfrac{1}{(2k-1)(2k+1)}$ 分解为 $\dfrac{1}{2}\left( \dfrac{1}{2k-1} - \dfrac{1}{2k+1} \right)$。
- 观察抵消规律:展开求和后,中间项逐项抵消,仅剩首项 $1$ 和末项 $-\dfrac{1}{2n+1}$。
- 取极限:当 $n \to \infty$ 时,末项趋近于 $0$,最终结果为 $\dfrac{1}{2}$。
步骤1:部分分式分解
对通项 $\dfrac{1}{(2k-1)(2k+1)}$ 进行分解:
$\dfrac{1}{(2k-1)(2k+1)} = \dfrac{1}{2}\left( \dfrac{1}{2k-1} - \dfrac{1}{2k+1} \right)$
步骤2:展开求和式
原式可展开为:
$\begin{aligned}\sum_{k=1}^{n} \dfrac{1}{(2k-1)(2k+1)} &= \dfrac{1}{2} \sum_{k=1}^{n} \left( \dfrac{1}{2k-1} - \dfrac{1}{2k+1} \right) \\&= \dfrac{1}{2} \left[ \left( \dfrac{1}{1} - \dfrac{1}{3} \right) + \left( \dfrac{1}{3} - \dfrac{1}{5} \right) + \cdots + \left( \dfrac{1}{2n-1} - \dfrac{1}{2n+1} \right) \right]\end{aligned}$
步骤3:抵消中间项
展开后,中间项 $-\dfrac{1}{3}$、$+\dfrac{1}{3}$,$-\dfrac{1}{5}$、$+\dfrac{1}{5}$ 等全部抵消,仅剩:
$\dfrac{1}{2} \left( 1 - \dfrac{1}{2n+1} \right)$
步骤4:取极限
当 $n \to \infty$ 时,$\dfrac{1}{2n+1} \to 0$,因此:
$\lim_{n \to \infty} \dfrac{1}{2} \left( 1 - \dfrac{1}{2n+1} \right) = \dfrac{1}{2} \cdot 1 = \dfrac{1}{2}$