如何求解极限$ \lim \limits_{n \to \infty}(\dfrac{1}{n+1}+...+\dfrac{1}{n+n})$?
极限求解提示:$\lim_{n \to \infty}(\frac{1}{n+1}+\frac{1}{n+2}+.....+\frac{1}{n+n})$
嘿,我来给你捋捋这个题的解法~你之前只注意到单个$\frac{1}{n+k}$(k从1到n)当$n \to \infty$时趋近于0,但这是n个趋近于0的项相加,整体的极限不能直接等于0,得用定积分的定义来转化,具体步骤如下:
- 第一步:先对原式做变形,提取出$\frac{1}{n}$,把每一项转化为统一的形式:
$$\lim_{n \to \infty}\sum_{k=1}^n \frac{1}{n+k} = \lim_{n \to \infty}\sum_{k=1}^n \frac{1}{1+\frac{k}{n}} \cdot \frac{1}{n}$$ - 第二步:回忆定积分的核心定义:对于区间$[a,b]$上的连续函数$f(x)$,有
$$\lim_{n \to \infty}\sum_{k=1}^n f\left(a + k\cdot \frac{b-a}{n}\right) \cdot \frac{b-a}{n} = \int_a^b f(x)dx$$ - 第三步:对比变形后的式子和定积分定义:
- $\frac{1}{n}$对应定义里的$\frac{b-a}{n}$,说明区间长度是1;
- 当k从1到n时,$\frac{k}{n}$的取值从$\frac{1}{n}$(n→∞时趋近于0)到$\frac{n}{n}=1$,所以积分区间是$[0,1]$;
- 被积函数就是$f(x)=\frac{1}{1+x}$
- 第四步:计算这个定积分:
$$\int_0^1 \frac{1}{1+x}dx = \ln(1+x)\bigg|_0^1 = \ln2 - \ln1 = \ln2$$
也就是选项里的$\log_e2$,对应选项(B)。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Damandeep
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