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98 台灣大學微積分(C) 第 3 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

98學年度 · 98台大微積分C · 第 3 題

題目

Problem

III. Compute the following:

(a) lim⁡n→∞an\displaystyle \lim_{n\to\infty} a_n. Here a1=6, a2=6+6, a3=6+6+6,…a_1=\sqrt{6},\ a_2=\sqrt{6+\sqrt{6}},\ a_3=\sqrt{6+\sqrt{6+\sqrt{6}}},\ldots (5%)(5\%)

(b) lim⁡t→0(∫01(1+x)t dx)1t\displaystyle \lim_{t\to 0}\left(\int_0^1 (1+x)^t\,dx\right)^{\frac{1}{t}}. (10%)(10\%)

解答

解法一

思路

展開
  • (a) 巢狀根式的極限若存在,代回遞迴關係即可得到二次方程。
  • (b) 先取對數,將 1∞1^\infty 型化為導數型極限。

答題過程

展開

(a) an=6+an−1a_n=\sqrt{6+a_{n-1}},且可驗證數列遞增並有上界 33,故設極限為 LL。則

L=6+L⟹L2−L−6=0.L=\sqrt{6+L}\quad\Longrightarrow\quad L^2-L-6=0.

因 L≥0L\ge0,所以 L=3L=3。

(b) 設 I(t)=∫01(1+x)t dxI(t)=\int_0^1(1+x)^t\,\mathrm{d}x。I(0)=1I(0)=1,故

lim⁡t→0ln⁡I(t)t=I′(0)=∫01ln⁡(1+x) dx=2ln⁡2−1.\lim_{t\to0}\frac{\ln I(t)}t=I'(0)=\int_0^1\ln(1+x)\,\mathrm{d}x=2\ln2-1.

因此原極限為

3,exp⁡(2ln⁡2−1)=4e.\boxed{3,\qquad \exp(2\ln2-1)=\frac4e}.