Tìm lim (1 + 3 + 5 + … + 2n + 1) / (3n^2 + 4)
Bài toán của chúng ta là tìm giới hạn của biểu thức:
(1 + 3 + 5 + … + 2n + 1) / (3n^2 + 4) khi n tiến ra dương vô cùng.
Đầu tiên, chúng ta cần xem xét tử số của phân thức. Tử số là một tổng của các số lẻ liên tiếp bắt đầu từ 1. Các em còn nhớ công thức tính tổng của cấp số cộng không nào?
Cấp số cộng này có số hạng đầu là \(a_1 = 1\), công sai là \(d = 2\).
Số hạng cuối là \(a_k = 2n + 1\).
Để tính tổng, chúng ta cần tìm số số hạng. Giả sử có \(k\) số hạng trong dãy này.
Ta có công thức \(a_k = a_1 + (k-1)d\).
Thay số vào, ta được: \(2n + 1 = 1 + (k-1)2\).
\(2n = (k-1)2\)
\(n = k-1\)
Suy ra \(k = n + 1\).
Vậy, trong dãy này có \(n + 1\) số hạng.
Bây giờ, chúng ta có thể áp dụng công thức tính tổng của cấp số cộng:
\(S_k = \frac{k(a_1 + a_k)}{2}\)
Thay \(k = n + 1\), \(a_1 = 1\), \(a_k = 2n + 1\) vào công thức, ta được:
Tổng tử số = \(\frac{(n+1)(1 + (2n+1))}{2}\)
Tổng tử số = \(\frac{(n+1)(2n+2)}{2}\)
Tổng tử số = \(\frac{(n+1) \cdot 2(n+1)}{2}\)
Tổng tử số = \((n+1)^2\)
Tổng tử số = \(n^2 + 2n + 1\)
Vậy, biểu thức ban đầu của chúng ta trở thành:
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{n^2 + 2n + 1}{3n^2 + 4}\)
Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng kỹ thuật tìm giới hạn của phân thức mà bậc của tử số và mẫu số tương đương nhau. Để làm điều này, chúng ta sẽ chia cả tử và mẫu cho lũy thừa bậc cao nhất của \(n\) trong mẫu số, đó là \(n^2\).
Ta có:
\(\frac{n^2 + 2n + 1}{3n^2 + 4} = \frac{\frac{n^2}{n^2} + \frac{2n}{n^2} + \frac{1}{n^2}}{\frac{3n^2}{n^2} + \frac{4}{n^2}}\)
Rút gọn các biểu thức, ta được:
\(\frac{1 + \frac{2}{n} + \frac{1}{n^2}}{3 + \frac{4}{n^2}}\)
Bây giờ, chúng ta sẽ xét giới hạn khi \(n\) tiến ra dương vô cùng:
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{1 + \frac{2}{n} + \frac{1}{n^2}}{3 + \frac{4}{n^2}}\)
Chúng ta biết rằng:
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{c}{n^p} = 0\) với \(c\) là hằng số và \(p > 0\).
Áp dụng điều này, ta có:
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{2}{n} = 0\)
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{1}{n^2} = 0\)
\(\lim_{n \to +\infty} \frac{4}{n^2} = 0\)
Do đó, giới hạn của biểu thức sẽ là:
\(\frac{1 + 0 + 0}{3 + 0} = \frac{1}{3}\)
Vậy, kết quả cuối cùng của bài toán là \(\frac{1}{3}\).
Các em thấy không, chỉ cần chúng ta phân tích từng bước một cách logic và áp dụng đúng các công thức đã học, bài toán giới hạn tưởng chừng phức tạp cũng trở nên đơn giản. Chúc các em luôn học tốt môn Toán!
\(lim (1 + 3 + 5 + … + 2n + 1) / (3n^2 + 4)\)
\(=lim((n+1)^2)/(3n^2+4)\)
\(=lim(1+2/n+1/n^2)/(4-4/n^2)\)
\(=1/3\)
Đáp án:
\(↓↓\)
Giải thích các bước giải:
\(lim (1 + 3 + 5 + … + 2n + 1) / (3n^2 + 4)\)
\(=lim((n+1)^2)/(3n^2+4)\)
\(=lim(1+2/n+1/n^2)/(4-4/n^2)\) \(=1/3\)
Học tốt!!!