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Higher_Mathematics_Part_1

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sequence of numbers.

Micromodule 12

BASIC THEORETICAL INFORMATION

SEQUENCE. THE LIMIT OF A NUMERICAL SEQUENCE.

THEOREMS ABOUT LIMITS

Sequence. The limit of a numerical sequence. Theorems about limits. Number e. Determinate and indeterminate forms.

Literature: [2, chapter 1], [3, chapter 3, §§ 3.1—3.8], [4, part 4, §§ 3.1— 3.3, 4.2—4.3], [6, chapter 4, § 3], [7, chapter 4, § 11], [10, chapter 3, § 2], [11, chapter 3, § 1], [12 chapter 2, § 1], [13].

12.1. Sequence

Definition 3.1. If the numbers xn correspond to each natural number according to the definite rule then the set of numbers {x1 , x2 , , xn , } is called the

We denote a sequence as {x n} ; xn is the term of sequence.

12.2. The Limit of a Numerical Sequence

 

Definition 3.2. Number a is called a limit of a sequence {x n } if for any

positive number ε > 0

such number

N (ε )

may be found, that for any

n > N (ε ) the inequality

 

 

xn a

 

< ε will hold.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In this case we write down: lim x

n

= a or x

n

a for n → ∞.

 

 

 

n→∞

 

 

 

Definition 3.3. The sequence {x n }

 

is said to be infinitesimal, if

 

 

 

 

 

lim x = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

 

Definition 3.4. The sequence {x n }

is said to be infinitely large if for any

number M > 0 there exists such number

N so that for n > N the inequality

x > M holds. In this case we write down:

lim x = ∞.

n

n→∞ n

 

141

12.3. Theorems about Limits

We shall formulate properties of limits as theorems.

Theorem 3.1 The sequence can have only one limit.

Theorem 3.2 The sequence which has a finite limit, is bounded.

Theorem 3.3

 

 

 

If {xn} and {yn} have limits the following equalities are valid:

1)

lim (x

± y

n

) = lim x

± lim y

n

; 2) lim x y

n

= lim x

n

lim y

n

;

 

n→∞ n

 

 

 

n→∞ n

n→∞

n→∞ n

n→∞

n→∞

 

3)

lim Cyn = C lim yn , where С is constant;

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

 

 

 

lim x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

lim

 

=

n→∞ n

lim y

n

≠ 0

.

 

 

 

 

 

 

 

lim yn

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ yn

 

 

(n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Theorem 3.4

Theorem 3.5

If x ≥ 0, then

lim x

n

= a ≥ 0.

 

 

 

 

 

n

n→∞

 

 

 

 

 

 

If for sequences {x }, {y } and {z }: x

y

z and

lim x = a,

 

n

 

n

n

n

n

n

n→∞ n

lim zn = a , then lim yn exists and

lim yn = a .

 

n→∞

n→∞

 

 

n→∞

 

 

Theorem 3.6 Any monotone bounded sequence has a limit.

Theorem 3.7

For all elementary functions at any point where they are deter-

 

mined, the equality

lim f (x) = f (lim x) is valid.

 

 

 

 

xa

 

xa

 

 

Using Theorem 3.6. we can prove that there exists

 

+

1 n

lim 1

. We denote

this limit as e = 2,71828.

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

 

 

 

 

 

 

That is,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

lim 1+

n

= e.

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

12.4. The Determinate and Indeterminate Expressions

While calculating the limits of variables it is necessary to take into account the following:

142

1)a sum and a product of the finite number of infinitesimal magnitudes, and also a product of an infinitesimal by a bounded magnitude are infinitesimal magnitudes;

2)a sum and a product of infinitely large magnitudes, and also a product of infinitely large magnitude by a nonzero constant are infinitely large magnitudes;

3)a quotient of a constant by an infinitely large magnitude is an infinitesimal, a quotient of nonzero constant by an infinitesimal is an infinitely large magnitude.

In the examples of finding the limits sometimes indeterminate expressions occur: the ratio of two infinitesimal magnitudes; the ratio of two infinitely large magnitudes; a difference of two infinitely large magnitudes; a product of an infinitesimal by an infinitely large magnitude; an infinitesimal or infinitely large magnitude in an infinitesimal degree; a magnitude which tends to unit in an infinitely large degree. Symbolically the indeterminate expressions can be written down as:

 

 

 

 

 

 

 

0

 

∞ − ∞, 0 , 00 , 0 , 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

,

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Micromodule 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EXAMPLES OF PROBLEMS SOLUTION

 

 

 

Еxample 1. Prove that

lim

 

n2 + 1

 

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

N (ε ) so that

 

 

 

 

 

for n > N (ε ).

 

Solution. Let us find such number

 

xn 1

 

< ε

 

 

For this purpose we should solve the inequality

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 + 1

 

1

 

< ε.

 

 

 

 

 

(3.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As far as n N we get from the inequality (3.1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 + 1

 

1 < ε n2 + 1 <

(ε + 1)2

 

1

< ε2

+ 2ε n >

1

.

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

ε2 + 2ε

 

If to take

N (ε )

so that it would be equal to the nearest but greater than

1

 

natural

number

then

 

xn 1

 

< ε

 

for all

 

n > N (ε ).

From here it

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε2 + 2ε

 

 

n2

+ 1

 

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

follows that lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

7n4 5n2 + 4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еxample 2. Find

 

lim

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 10 + 2n 3n4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

143

Solution. We have an indeterminacy of a kind

 

. We evaluate it by

 

 

 

dividing the numerator and the denominator by the greatest power of n:

 

 

7n4 5n2 + 4n

 

 

 

 

7

5

+

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n3

 

 

lim

= lim

 

n2

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 10 + 2n 3n4

n→∞

10 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n4 +

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n3

 

 

lim 7 lim

5

 

+ lim

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

n→∞

n→∞ n2

 

 

n→∞ n3

=

7 0 + 0

= −

7 .

lim 10

 

2

 

0 + 0 3

 

+ lim

 

lim 3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

n→∞ n4

n→∞ n3

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

By means of division of the numerator and the denominator by the greatest power of n it is possible to prove the validity of such formula:

 

a0n

m

+ a1n

m1

+ …+ am

a0 / b0 ,

if m = k ;

 

 

 

 

 

if

m < k;

lim

 

 

 

 

 

=

0,

 

 

 

 

 

n→∞ b0nk + b1nk 1 + …+ bk

 

,

if

m > k.

 

 

 

 

 

 

 

This formula is valid if we consider in the similar way limits of sequences where there is a value n and n → ∞ instead of x.

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еxample 3. Find

lim

n5 n3

+ 4

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ (n 2)7 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. We have an indeterminacy of a kind . Then

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

lim

n5

n3

+ 4

= lim

n5

(1n

 

15

+ 4n

 

5 )

= lim

 

 

n5

 

 

=

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n→∞

 

 

 

n→∞

 

3

 

 

 

 

 

 

3 n→∞

 

3

 

 

 

 

(n

2)7

5

 

 

 

 

2

7

 

 

 

 

 

2 7

 

 

 

 

n

7

5n

7

 

n

7

 

 

 

 

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

n5

= lim

1

= lim

1

 

=

1

= 0 .

3

3

2

 

1

 

n→∞

n→∞

n→∞

 

 

 

 

 

n7

 

n7

5

 

n35

 

 

 

 

144

Here we have used limits

 

 

 

 

 

 

 

lim n p

 

= 0, if

p < 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim n p

= ∞, if

p > 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еxample 4. Find lim

 

n!(n + 1)!

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ (n + 2)!n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. We have an indeterminacy of a kind

. Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

n!(n + 1)!

= lim

 

n!n!(n + 1)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

(n + 2)!n!

n→∞ n!(n + 1)(n + 2) n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

n!(1n 1)

 

= lim

 

 

n

 

 

 

= lim

 

 

n

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ n!((n + 1)(n

+ 2) 1)

n→∞ (n + 1)(n + 2) 1

 

n→∞ n2 + 3n + 1

.

Еxample 5. Find lim 1+ 3 + 5 + …+ (2n 1) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 1+ 4 + 7 + …+ (3n 2)

. We use the formula

Solution. We have an indeterminacy of a kind

 

a1 + an

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sn =

n

for sum of n terms of arithmetical progression:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ 3 + 5 + …+ (2n 1) =

1+ 2n 1 n = n2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n(3n 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ 4 + 7 + …+ (3n 2) =

1+ 3n 2

n =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

1+ 3 + 5 + …+ (2n 1)

 

= lim

2n2

 

= lim

 

 

2n

 

 

=

2

.

 

 

 

1+ 4 + 7

+ …+ (3n 2)

 

 

 

 

3n 1

3

 

 

 

n→∞

 

 

n→∞ n(3n 1)

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

Еxample 6. lim (

n2 2n 3 n) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution. We have an indeterminacy of a kind (∞ − ∞). Let us multiply the numerator and the denominator of the given fraction by the expression conjugate

to the numerator

n2 2n 3 + n . Then

 

 

lim ( n

2

2n 3 n) = lim

( n2

2n 3 n)( n2 2n 3 + n)

=

 

 

n2 2n 3 + n

n→∞

 

n→∞

 

 

145

 

 

 

= lim

n2 2n 3 n2

= lim

 

 

 

 

2n 3

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ n2 2n 3 + n

 

n→∞ n2 2n 3 + n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

= −1

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

1+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n2

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Micromodule 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CLASS AND HOME ASSIGNMENT

 

 

 

Using the definition of a limit prove that

lim x

 

= a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

 

 

 

 

 

1.

lim

3n 5

= 3 .

 

 

 

2.

lim

 

 

n2 + 5

 

= 1 .

 

3.

 

lim 6n2 + 7

= 6 .

 

n→∞

2n 1 2

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 5n2 + 6

5

4.

lim an = 0 , if

 

a

 

< 1 .

5.

lim

 

2n + 3

=

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

3n + 2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Evaluate limits of sequences:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. а) lim

3n 2

;

 

 

 

b) lim

 

n3 + 1

 

;

 

 

 

 

 

 

c) lim

100n2 + n + 1 .

 

n→∞ n + 1000

 

 

 

 

n→∞

2n + 11

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

4n3 + 5

 

7.

lim

 

4n4 5n2 + 4

 

.

 

 

 

 

3)

n→∞ (n3 n + 2)(2n +

 

9.

lim

n! (n2 + 1)

.

 

 

 

(n + 2)!

 

 

n→∞

 

 

 

 

11.

lim

3 + 5 + …+ (2n + 1) .

 

n→∞

2n2 3n + 4

 

 

13.

lim

3n + 2n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

3n + 4n

 

 

 

15.

lim ( 4n2 n 2 2n) .

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

14

 

 

8.

lim

n 3

+ 3n

4 + 2

.

 

 

 

16

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

n 5 1

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

lim

 

(n + 2)!+ n!

.

(n

 

 

 

n→∞

+ 2)!(n + 1)!

12.

lim

3n + 1

.

 

 

 

 

 

 

n→∞ 3n+1 + 1

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

14.

lim

2n

.

 

 

 

1

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

4n 1

 

 

 

 

146

Answers

6. а) 3; b) ∞; c) 0. 7. 2. 8. ∞. 9. 1. 10. 1. 11. 1/2. 12. 1/3. 13. 0. 14. 1/2.

15.1/4.

Micromodule 12

SELF-TEST ASSIGNMENTS

Evaluate limits of sequences:

12.1. а) lim

(2 + n)3 (3 + n)3 + 1

;

(2 + n)2

+ (3 + n)2

n→∞

 

c)

lim

 

(n + 2)!+ (n + 1)!

;

 

 

 

 

(n + 3)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.2. а)

lim

 

3n3 2(n + 1)2 + 2

;

 

 

 

(2n +

1)3 + n 1

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1+ 5 + …+ (4n 3)

;

 

 

n→∞

 

1+ 7 + …+ (6n 5)

 

 

12.3. а)

lim

 

5n4 3n + 1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 7n 2n4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

2 + 4 + 6 + ... + 2n

 

;

1+ 3 + 5 + ... +

(

2n +

)

 

n→∞

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.4. а)

lim

 

1000n4 3n + 1

 

;

 

 

 

 

 

 

2 7n n5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

n5 + 2n6 + 1

;

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n10 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.5. а)

lim

 

(2n)4 3n3 + n

;

 

 

 

 

 

 

4n + n3

 

 

 

 

 

 

n→∞ 100 +

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

(n + 2)!+ (n + 1)!

;

 

 

 

 

n→∞

 

(n + 3)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

n 3

+ 2n 4 + 1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

lim

5n

2n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 5n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

n7

n

5 + 3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n 1)8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

lim (

n2 4n + 3

n2 + 1) .

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

n3

+ 2n

4 + 1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 3)8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

( n3 + 3

 

n3 2 ).

 

 

d)

lim n2

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

 

1

1

+ ... +

(1)

n1

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

25

 

5

n

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

lim (

n2 n + 3

 

n2 + n) .

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

n3

+ 2n4 + 5

;

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 8

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

lim

5n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 5n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

147

12.6. а)

 

 

(3n)4

+ 5n3 2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n4 + 5 +

3 7 2n3

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ (4n)3 n 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

3 3 8n6 + n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

+

1

+

1

 

 

 

+

 

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

d)

lim

8

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

1

3

9

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

8n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.7. а)

lim

 

(2n 1)2 (n 3) + 6n3 n

;

b)

lim

 

 

n3 3 +

 

3 5n5

;

 

 

 

 

 

 

(n 1)3 + n +

2

 

 

 

 

 

4 2n5 7

 

n8 + 5

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

 

2

 

+

 

4

...

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 2)!+ (n + 1)! .

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

d)

lim

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

n

+ 2

)

!

(

 

)

 

 

 

 

n→∞

1

+

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

n + 1 !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

16

 

4

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.8. а)

 

lim

(3n + 2)2 (n 1) + 3n2 + 1

;

b)

lim

 

 

 

n4 2 + 3 n7

 

;

 

 

 

 

 

 

(n 2)3 +

2n +

5

 

 

 

4 2n5 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n16 + 1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

 

3

 

+

 

9

...

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 3)!+ (n + 2)! .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

d)

lim

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

+

+

 

 

 

 

... +

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

(n + 3)!(n + 2)!

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

25

 

5

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.9. а)

lim

 

(4n 1)2 (n + 2) + 2n2 1

;

b)

lim

 

 

 

 

n5 + 1 +

4 n9

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

(2n 1)3

+ n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 4 2n11 7 n9 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

+

 

 

1

...

+

 

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

4

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n 1)!(n 2)! .

c)

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

d)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

n 1 !+

(

n 2

)

!

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n→∞

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

16

 

 

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.10. а)

lim

 

(3n 1)2 (n 2) 5n3

;

 

b)

lim

 

 

n 3 + 3 3n4

;

 

 

 

 

8(n 1)3 +

4n +

2

 

 

 

4 2n3 3

6n4

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

3

+

 

9

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 2)!+ n! .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

;

 

d)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

1

+

 

1

... +

 

 

 

 

n→∞

(n + 2)!n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

9

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

148

12.11. а)

lim

 

(2n 1)2 (n 1) 5n3

 

 

 

8(n + 1)5 + n + 1

;

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

6

 

+

 

 

 

...

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

n

 

 

c)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

n→∞

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

 

 

 

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

16

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.12. а)

lim

 

(2n + 1)2 (n + 2) + 3n3

 

 

 

 

 

 

5(n 3)4

 

 

 

 

 

 

;

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

7

+

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

 

 

n

 

c) lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

n→∞

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

 

 

 

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

49

 

7n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.13. а)

lim

 

(3n 1)(n 1)2 + 2n3

 

 

 

 

10(n + 1)3 + 1

 

 

 

;

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1+ 2 + 3 4 + ...2n ;

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.14. а)

lim

 

(2n 1)(n 3)2 + 7n3

 

 

 

 

14(n 1)3 + 2

 

 

 

;

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1+ 3 + 5 + ... + (2n 1) ;

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

2n2 + 3

 

 

 

 

 

 

 

12.15. а)

lim

 

(2n 1)(n 3)2 n3

;

 

 

 

 

11(n 2)3 + 22

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1+ 4 + 7 + ... + (3n 2) ;

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

2n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

12.16. а)

lim

 

(4n 1)(n + 1)2 + 3n3

 

 

 

6(n + 2)3 + 5

 

 

 

;

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1+ 5 + 9 + ... + (4n 3) ;

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

3n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

3

n4 + 7 6

5n7

b) lim

 

 

 

;

 

5 n7 + 3 +

 

n→∞

n

2(n + 2)!+ 3 n! d) lim ( ) .

n→∞ n + 2 !n!

3

2n4 + 1

+ 5

n7

b) lim

 

 

 

 

;

 

5 n8 + 2

 

 

n→∞

+

n

3(n + 1)!+ (n 1)! d) lim ( ) .

n→∞ n + 1 !(n 1)!

3

n7 + 5 + 4

3n9

b) lim

 

 

 

;

 

5 n7 + 2 +

 

n→∞

n

d)

lim

(n + 2)!+ 5 n! .

 

n→∞

2(n + 2)!n!

b)

 

5 n7 + 4 2n11

lim

 

 

 

 

;

5 n7 + 1 +

 

 

 

 

n→∞

n5

d)

lim

(n + 3)!+ 5 (n + 2)! .

 

n→∞

3(n + 3)!(n + 2)!

b)

lim

4 n11 + 4 3n13

 

 

;

5 n16 + 1 +

 

 

n→∞

n

d)

lim

(n + 3)!4 (n + 2)! .

 

n→∞

2(n + 3)!+ (n + 2)!

 

 

3 n10 + 4 2n13

b)

lim

 

 

;

 

 

 

n→∞

5 n16 + 1 + 2

d)

lim

(n + 3)!5 (n + 2)! .

 

n→∞

3(n + 3)!+ (n + 2)!

149

12.17. а)

lim

(n + 2)3 (n 1)3

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

3n2 + 2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

1+ 6 + 11+ ... + (5n 4)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

4n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.18. а)

lim

(n + 3)3 (n 2)3

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

5n2 + 2n 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim 1+ 7 + 13 + ... + (6n 5) ;

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

5n2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.19. а)

lim

(n + 1)4 (n 1)4

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

2n3 + n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1

 

+

2

 

+ ... +

 

n 1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

n

2

 

 

n

 

 

 

 

n→∞

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.20. а)

lim

(n + 2)4 (n 2)4

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

4n3 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

1

+

4

 

+ ... +

 

3n 2

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

n

2

 

 

 

n

2

 

 

 

n→∞

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.21. а)

lim

5n(n 1)3 2n

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

8n2 3n4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

 

2 + 6 + 10 + ... + (4n 2)

;

 

 

1+

3 + 5 +

... +

(

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

2n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.22. а)

lim

(2n + 1)(2n 1)2 + 5n3

;

 

 

 

 

 

 

 

3(n 2)3 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

lim

1+ 3 + 5 + ... + (2n 1) ;

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

(2n + 3)(n + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.23. а)

lim

 

(2n 3)2 (n 3) 6n3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(2n 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

4

+

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

n

 

 

 

 

 

c)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

n→∞

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

... +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

16

 

 

4n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

3 n7 + 4 5n9

 

 

 

 

b)

lim

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

7 n16 1 + 3

 

 

 

 

d)

lim

(n 1)!2 (n 2)! .

 

 

3

(

)

 

 

 

 

 

2)!

 

n→∞

 

n 1 !+ (n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 n5 + 4 3n7

 

 

 

 

b)

lim

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

5 n8 1 + 1

 

 

 

 

d)

lim

n!2 (n 2)! .

 

n→∞

n!+ (n 2)!

 

 

 

 

 

 

3 n4 + 5 6n6

 

 

 

 

b)

lim

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

5 n6 1 + 2

 

 

 

 

d)

lim

(n + 1)!2 (n 1)! .

 

 

4

(

)

 

 

 

 

 

1)!

 

n→∞

 

n + 1 !+ (n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 n4 + 5 3n3

 

 

 

 

b)

lim

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

7 n6 + 1 1

 

 

 

 

d)

lim

(n + 1)!4 (n 1)!

.

 

 

 

 

 

 

 

2

(

)

 

 

 

 

 

1)!

 

n→∞

 

n + 1 !+ (n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

( n3 + 2 n3 4 );

b)

lim n2

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

lim

n7 + 4n8 + 2

.

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 1)16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

lim

4 n7 + 5 4n11

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

3 n7 + 1 + n7

d)

lim

1+ 4n+ 2 .

 

 

 

 

 

n→∞

5 3 4n

 

 

 

 

 

 

 

n + 2 + 7 3n4

b)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

4

n3 9 3n4

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

d)

lim

(n + 4)!+ (n + 2)! .

 

n→∞

(n + 4)!(n + 3)!

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