题目
7.(5.0分)lim_(ntoinfty)(n!)/(n^n)=A. 1B. (1)/(2)C. eD. 0
7.(5.0分)$\lim_{n\to\infty}\frac{n!}{n^{n}}=$
A. 1
B. $\frac{1}{2}$
C. e
D. 0
题目解答
答案
D. 0
解析
考查要点:本题主要考查阶乘函数与指数函数的增长速率比较,以及斯特林公式(Stirling's approximation)的应用。
解题核心思路:
- 斯特林公式是解决阶乘相关极限问题的常用工具,其近似形式为 $n! \approx \sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n$。
- 将斯特林公式代入原式后,分子和分母中的 $n^n$ 可以约简,剩余部分为 $\sqrt{2\pi n} \left(\frac{1}{e}\right)^n$。
- 指数函数 $\left(\frac{1}{e}\right)^n$ 的衰减速度远快于多项式增长 $\sqrt{2\pi n}$,因此整体极限为0。
破题关键点:
- 正确应用斯特林公式简化阶乘表达式。
- 分析剩余部分中指数衰减与多项式增长的相互作用。
步骤1:应用斯特林公式近似阶乘
斯特林公式为:
$n! \approx \sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n$
将其代入原式:
$\lim_{n\to\infty}\frac{n!}{n^n} = \lim_{n\to\infty}\frac{\sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n}{n^n}$
步骤2:约简表达式
分子和分母中的 $n^n$ 约简后,得到:
$\lim_{n\to\infty}\sqrt{2\pi n} \left(\frac{1}{e}\right)^n$
步骤3:分析极限趋势
- $\sqrt{2\pi n}$ 随 $n$ 增大而趋向于无穷大,但 $\left(\frac{1}{e}\right)^n$ 是指数级衰减(底数 $\frac{1}{e} < 1$)。
- 指数衰减的速度远快于多项式增长,因此整体极限为0。