在考研数学中,求解数列极限通常遵循以下步骤:
1. 直接代入法:如果极限表达式在数列的极限点上有定义,可以直接代入求解。
2. 夹逼定理:如果存在两个数列,分别从两侧夹逼原数列的极限点,且这两个数列的极限相等,那么原数列的极限也存在,并且等于这两个数列的极限。
3. 无穷小替换法:如果数列的通项表达式含有幂指函数或指数函数,可以通过无穷小替换来简化表达式。
4. 洛必达法则:对于形如“0/0”或“∞/∞”的不定式极限,可以使用洛必达法则进行求解。
5. 单调有界原理:如果数列单调递增或递减,且有界,那么数列必定收敛。
具体例子:
例:求极限 $\lim_{n \to \infty} \frac{3^n - 2^n}{2^n - 1}$。
解答:
- 首先,我们可以尝试直接代入,但发现代入后得到的是“∞/∞”的不定式。
- 接下来,我们可以尝试无穷小替换,令 $t = \frac{2}{3}$,则原式可化为 $\lim_{n \to \infty} \frac{(1 + t)^n - 1}{t^n - 1}$。
- 利用二项式定理,展开 $(1 + t)^n$,得到 $\lim_{n \to \infty} \frac{1 + nt + \frac{n(n-1)}{2}t^2 + \cdots}{t^n - 1}$。
- 由于 $t < 1$,当 $n \to \infty$ 时,$nt, \frac{n(n-1)}{2}t^2, \cdots$ 都趋向于 $0$,所以极限为 $\frac{1}{0}$,即无穷大。
通过以上步骤,我们求出了该数列的极限为无穷大。
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