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107 台灣大學微積分(C) 第 2 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

107學年度 · 107台大微積分C · 第 2 題

題目

2. (1−14)(1−19)(1−116)⋯(1−1n2)⋯=?\left(1-\dfrac{1}{4}\right)\left(1-\dfrac{1}{9}\right)\left(1-\dfrac{1}{16}\right)\cdots\left(1-\dfrac{1}{n^2}\right)\cdots=?

解答

解法一

思路

展開

先取前 NN 項部分乘積,將每一項分解為 (n−1)(n+1)/n2(n-1)(n+1)/n^2,再將相鄰項消去。

答題過程

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第 nn 項可寫成

1−1n2=(n−1)(n+1)n2=n−1n⋅n+1n.1-\frac1{n^2}=\frac{(n-1)(n+1)}{n^2} =\frac{n-1}{n}\cdot\frac{n+1}{n}.

所以前 NN 項乘積為

∏n=2N(1−1n2)= (12⋅23⋯N−1N)(32⋅43⋯N+1N)= 12⋅N+1N.\begin{align*} \prod_{n=2}^N\left(1-\frac1{n^2}\right) =&\,\left(\frac12\cdot\frac23\cdots\frac{N-1}{N}\right) \left(\frac32\cdot\frac43\cdots\frac{N+1}{N}\right)\\[4mm] =&\,\frac12\cdot\frac{N+1}{N}. \end{align*}

令 N→∞N\to\infty,即得無窮乘積為

12.\boxed{\frac12}.