数列の極限に関する問題

■問題

数列

$3$\displaystyle{\frac{\hspace{2}4\hspace{2}}{\hspace{2} 1+3 \hspace{2}},\frac{\hspace{2}8\hspace{2}}{\hspace{2} 4+3 \hspace{2}},\frac{\hspace{2} 12 \hspace{2}}{\hspace{2} 9+3 \hspace{2}},\cdot \cdot \cdot }$ $3$\displaystyle{,\frac{\hspace{2} 4n \hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2}+3 \hspace{2}}}$ $3$\displaystyle{,\cdot \cdot \cdot }$

の，すなわち第 $3$\displaystyle{n}$ 項

$3$\displaystyle{\hspace{1}{a}_{n}=\frac{\hspace{2} 4n \hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2}+3 \hspace{2}}}$

となる数列の極限値

$3$\displaystyle{{ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\hspace{1}{a}_{n}={ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\frac{\hspace{2} 4n \hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2}+3 \hspace{2}}}$

を求めよ．

■答

$3$\displaystyle{{ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\hspace{1}{a}_{n}={ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\frac{\hspace{2} 4n \hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2}+3 \hspace{2}}=0}$

■ヒント

$3$\displaystyle{n\rightarrow \infty}$ とすると， $3$\displaystyle{\frac{\hspace{2}\infty\hspace{2}}{\hspace{2}\infty\hspace{2}}}$ の形になってしまう．

したがって，分母の変数の中で最も次数の高いもので割る．

最後に，式全体で収束・発散を判断する．

■解き方

$3$\displaystyle{{ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\frac{\hspace{2} 4n \hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2}+3 \hspace{2}}}$ $3$\displaystyle{={ \lim }\limits_{ n\rightarrow \infty }\frac{\hspace{2} \frac{\hspace{2}4\hspace{2}}{\hspace{2}n\hspace{2}} \hspace{2}}{\hspace{2} 1+\frac{\hspace{2}3\hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2} \hspace{2}} \hspace{2}}}$

$3$\displaystyle{n\rightarrow \infty}$ の時， $3$\displaystyle{\frac{\hspace{2}4\hspace{2}}{\hspace{2}n\hspace{2}},\frac{\hspace{2}3\hspace{2}}{\hspace{2} {n}^{2} \hspace{2}}}$ は $3$\displaystyle{0}$ になる．

$3$\displaystyle{ =0 }$

すなわち，与式は $3$\displaystyle{ 0 }$ に収束する．

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学生スタッフ作成
最終更新日： 2024年5月28日