題目
Problem
Part III Solve the following problems
- Given a family of parabolas Pn:y=nx2+n1, where n∈N. Let An be the area between Pn and Pn+1. Find the limit limn→∞n3An.
解答
解法一
思路
展開
- 先相減,找出兩條拋物線的交點與哪一條在上方。
- 對兩曲線的差積分求面積,再觀察其除以 n3 後的極限。
答題過程
展開
兩曲線之差為
P_n-P_{n+1}
=&\,\left(nx^2+\frac1n\right)-\left((n+1)x^2+\frac1{n+1}\right) \\
=&\,\frac1{n(n+1)}-x^2.
交點由此式為 0 得
x=±n(n+1)1.
在這兩點之間,Pn−Pn+1≥0,故
An==∫−1/n(n+1)1/n(n+1)(n(n+1)1−x2)dx3[n(n+1)]3/24.
因此
0\le\frac{A_n}{n^3}
=&\,\frac4{3n^3[n(n+1)]^{3/2}}
\longrightarrow0,
故 n→∞limn3An=0。