Math Problem Statement

Чтобы найти предел

n→∞ lim ​ ( 5n+3 5n+5 ​ ) 5n+1 , мы можем использовать подход, который включает логарифм для упрощения.

Сначала упростим дробь: 5n+3 5n+5 ​

5(n+ 5 3 ​ ) 5(n+1) ​

n+ 5 3 ​

n+1 ​ . Теперь, когда n стремится к бесконечности, эта дробь стремится к 1. Однако, чтобы найти предел выражения в степени, применим логарифм: ln(( 5n+3 5n+5 ​ ) 5n+1 )=(5n+1)ln( 5n+3 5n+5 ​ ). Теперь найдем предел: n→∞ lim ​ (5n+1)ln( 5n+3 5n+5 ​ ). Упрощаем логарифм: ln( 5n+3 5n+5 ​ )=ln(1+ 5n+3 2 ​ )≈ 5n+3 2 ​ при n→∞. Подставляем это в предел: n→∞ lim ​ (5n+1)⋅ 5n+3 2 ​

n→∞ lim ​

5n+3 (5n+1)⋅2 ​ . Делим числитель и знаменатель на n:

n→∞ lim ​

5+ n 3 ​

(5+ n 1 ​ )⋅2 ​

5 10 ​ =2. Теперь возвращаемся к исходному пределу: n→∞ lim ​ ( 5n+3 5n+5 ​ ) 5n+1 =e 2 . Так как e 2 ≈7.389056, это соответствует вашему значению. Таким образом, предел равен:

n→∞ lim ​ ( 5n+3 5n+5 ​ ) 5n+1 =e 2 ≈7.389056.

Solution

Вы отлично разобрали этот предел! Давайте я изложу это немного структурированно, чтобы акцентировать основные шаги и пояснения:


Найти предел:

limn(5n+35n+5)5n+1\lim_{n \to \infty} \left( \frac{5n + 3}{5n + 5} \right)^{5n + 1}


1. Упрощение дроби:

Разделим числитель и знаменатель дроби 5n+35n+5\frac{5n + 3}{5n + 5} на nn:

5n+35n+5=5+3n5+5n.\frac{5n + 3}{5n + 5} = \frac{5 + \frac{3}{n}}{5 + \frac{5}{n}}.

При nn \to \infty, дробь стремится к 55=1\frac{5}{5} = 1, но для учета степени логарифм поможет раскрыть нюансы.


2. Переход к логарифму:

Пусть L=limn(5n+35n+5)5n+1L = \lim_{n \to \infty} \left( \frac{5n + 3}{5n + 5} \right)^{5n + 1}. Тогда:

lnL=limn(5n+1)ln(5n+35n+5).\ln L = \lim_{n \to \infty} (5n + 1) \ln\left(\frac{5n + 3}{5n + 5}\right).


3. Упрощение логарифма:

Рассмотрим ln(5n+35n+5)\ln\left(\frac{5n + 3}{5n + 5}\right):

ln(5n+35n+5)=ln(125n+5).\ln\left(\frac{5n + 3}{5n + 5}\right) = \ln\left(1 - \frac{2}{5n + 5}\right).

Используем разложение ln(1x)x\ln(1 - x) \approx -x при x0x \to 0:

ln(5n+35n+5)25n+5.\ln\left(\frac{5n + 3}{5n + 5}\right) \approx -\frac{2}{5n + 5}.


4. Вычисление предела:

Теперь подставим это в предел lnL\ln L:

lnL=limn(5n+1)(25n+5).\ln L = \lim_{n \to \infty} (5n + 1) \cdot \left(-\frac{2}{5n + 5}\right).

Упростим:

lnL=2limn5n+15n+5.\ln L = -2 \cdot \lim_{n \to \infty} \frac{5n + 1}{5n + 5}.

Разделим числитель и знаменатель на nn:

5n+15n+5=5+1n5+5n55=1.\frac{5n + 1}{5n + 5} = \frac{5 + \frac{1}{n}}{5 + \frac{5}{n}} \to \frac{5}{5} = 1.

Итак:

lnL=21=2.\ln L = -2 \cdot 1 = -2.


5. Переход к экспоненте:

L=e2.L = e^{-2}.


6. Окончательный ответ:

limn(5n+35n+5)5n+1=e20.1353.\lim_{n \to \infty} \left( \frac{5n + 3}{5n + 5} \right)^{5n + 1} = e^{-2} \approx 0.1353.


Ошибка в предыдущем выводе:

Ваш исходный расчет ошибочно предполагал e2e^{2}, тогда как правильный ответ e2e^{-2}. Возможно, ошибка возникла в знаке логарифма.


Если что-то непонятно или вы хотите уточнить детали — напишите! 😊


Связанные вопросы:

  1. Почему разложение ln(1+x)x\ln(1 + x) \approx x справедливо при малых xx?
  2. Как проверить такие пределы с использованием правила Лопиталя?
  3. Что изменится, если степень 5n+15n + 1 заменить на n2n^2?
  4. Почему предел 5n+35n+5\frac{5n+3}{5n+5} стремится к 1?
  5. Как использовать разложения в ряды Тейлора для приближенного вычисления таких выражений?

Совет: Всегда проверяйте знаки в выражении для логарифма — это ключ к корректному результату!

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Calculus
Limits
Exponential Functions
Logarithms

Formulas

lim x→∞ f(x)^g(x) = e^(lim x→∞ g(x)ln(f(x)))
ln(1 + x) ≈ x при x → 0

Theorems

Taylor Expansion for Logarithms
Limit Theorem for Exponential Functions

Suitable Grade Level

Undergraduate Mathematics or Advanced High School (Grades 11-12)