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数学
题目

求极限lim _(narrow infty )(dfrac (n)({n)^2+1}+dfrac (n)({n)^2+2}+... +dfrac (n)({n)^2+n})

求极限

题目解答

答案

由题意得,

所以,因为,故由夹逼准则可得,

故答案为.

解析

考查要点:本题主要考查数列极限的计算,特别是利用夹逼定理处理求和形式的极限问题。

解题核心思路:

  1. 观察通项结构:每一项的形式为$\dfrac{n}{n^2 + i}$,其中分母随$i$变化而变化。
  2. 确定上下界:通过比较分母的大小,找到每个通项的上下界,进而对整个和式进行放缩。
  3. 应用夹逼定理:通过计算上下界的极限,证明原极限存在且等于同一值。

破题关键点:

  • 分母的极值分析:当$i$从$1$到$n$时,分母$n^2 + i$的最小值为$n^2 + 1$,最大值为$n^2 + n$。
  • 和式的放缩技巧:将和式分别用最小项和最大项乘以项数$n$,得到上下界。

步骤1:确定通项的上下界
对于每个$i$($1 \leq i \leq n$),分母$n^2 + i$满足:
$n^2 + 1 \leq n^2 + i \leq n^2 + n$
因此,通项$\dfrac{n}{n^2 + i}$满足:
$\dfrac{n}{n^2 + n} \leq \dfrac{n}{n^2 + i} \leq \dfrac{n}{n^2 + 1}$

步骤2:对和式进行放缩
将上述不等式对$i$从$1$到$n$求和,得到:
$\sum_{i=1}^{n} \dfrac{n}{n^2 + n} \leq \sum_{i=1}^{n} \dfrac{n}{n^2 + i} \leq \sum_{i=1}^{n} \dfrac{n}{n^2 + 1}$
即:
$\dfrac{n^2}{n^2 + n} \leq S_n \leq \dfrac{n^2}{n^2 + 1}$
其中$S_n = \dfrac{n}{n^2 + 1} + \dfrac{n}{n^2 + 2} + \cdots + \dfrac{n}{n^2 + n}$。

步骤3:计算上下界的极限

  • 下界:
    $\lim_{n \to \infty} \dfrac{n^2}{n^2 + n} = \lim_{n \to \infty} \dfrac{1}{1 + \dfrac{1}{n}} = 1$
  • 上界:
    $\lim_{n \to \infty} \dfrac{n^2}{n^2 + 1} = \lim_{n \to \infty} \dfrac{1}{1 + \dfrac{1}{n^2}} = 1$

步骤4:应用夹逼定理
由于上下界的极限均为$1$,根据夹逼定理,原极限为:
$\lim_{n \to \infty} S_n = 1$

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