次の数列の極限値を求めよ。
①{\(a^{n}\)/\(n^{k}\)} a>1 、k>0
②{n\(x^{n}\)}x>0
③{\(n^{2}\)\(x^{n}\)}x>0
次の数列の極限値を求めよ。
①{\(a^{n}\)/\(n^{k}\)} a>1 、k>0
②{n\(x^{n}\)}x>0
③{\(n^{2}\)\(x^{n}\)}x>0
(1)
a^n
lim ───
n→∞ n^k
a>1より、a=1+h(h>0)とおく。
kは正の定数だから、k<nにおいて考える。
n(n-1)
a^n=(1+h)^n=1+nh+──────・h^2+………+h^n
2!
a^n 1 nh n(n-1) h^n
──=──+──+──────・h^2+………+──
n^k n^k n^k 2!・n^k n^k
n(n-1)(n-2)………(n-k)
>───────────────────・h^(k+1)
(k+1)!n^k
h^(k+1) 1 2 k
>──────・n・(1-─)(1-─)………(1-─)
(k+1)! n n n
→∞(n→∞のとき)
したがって、
a^n
lim ───=∞(a>1,k>0のとき)
n→∞ n^k
(2)
lim n^s・x^n (x>0のとき)
n→∞
この極限のs=1のときの問題
(ア)0<x<1のとき
1
x=─── (h>0)とおく。
1+h
1 1
x^n=──────<────────────────より
(1+h)^n 1+nh+n(n-1)/2・h^2
n
n・x^n<────────────────
1+nh+n(n-1)/2・h^2
1
=────────────────
1/n+h+(n-1)/2・h^2
→0(n→∞のとき)
したがって、
lim n・x^n=0(0<x<1のとき)
n→∞
(イ)1≦xのとき
kは正の定数だから、k<nにおいて考える。
x≧1より、x=1+h(h>0)とおく。
n(n-1)
x^n=(1+h)^n=1+nh+──────・h^2+………+h^n
2!
n(n-1)(n-2)………(n-k)
>───────────────────・h^(k+1)
(k+1)!
n^2(n-1)(n-2)………(n-k)
n・x^n>────────────────────・h^(k+1)
(k+1)!
→∞(n→∞のとき)
したがって、
lim n・x^n=∞(1≦xのとき)
n→∞
(3)
上のs=2ときの問題なので、同様に考えて、
(ア)
lim n^2・x^n=0(0<x<1のとき)
n→∞
(イ)
lim n^2・x^n=∞(1≦xのとき)
n→∞