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極限における部分分数分解が使える時、使えない時

    加井 大介 (id: 2161) (2024年3月25日11:36)
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    極限に関して勘違いをしていると思うのですが、正しい考え方が分かりません。 本問は部分分数分解が使える問題ではないので、はさみうちをつかっていると認識しています。 部分分数分解が使えるパターンは1から順番に数字を代入した様な式であれば使っても良い?そもそも問題の式は何を意味しているのか?など諸々わかりません。 問題と自分の考えたことと模範解答を画像添付致しました。質問内容についてご不明な点などございましたら、お手数ですが回答に書いていただけると幸いです。

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    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月25日17:32)
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    大介さん、こんにちは。 まず、部分分数分解(展開)ですが、これは一般項の分母が因数分解されるときにできるので、この問題では無理ですね。 とりあえずnは固定だから、一般項(第k項)は分母がn²+kなので因数分解できませんね。 極限を取ろうとしている式は、nは定数で、「一般項が $\dfrac{1}{n^2+k}$ である数列の第n項までの和」という意味ですね。 n→∞のとき、個々の項が0に近づくからと言って、それを無限個足したら0になるかというのは簡単には結論できません。やはり挟み撃ちの原理がいいようですね。 これで大丈夫ですか? これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、疑問点とか、コメント欄になにか返事を書いてください。会話型を目指しています。よろしく。 ========== 追記 3/25 22:20 コメント、拝見しました。式を書く都合上、こちらに追記しますね。 そうです、「n=2のとき1/2^2+1 + 1/2^2+2」ですね。分母の最初の数2は変化せず定数です。 n=5のときの和については、$\dfrac{1}{5^2+1}+\dfrac{1}{5^2+2}+\dfrac{1}{5^2+3}+\dfrac{1}{5^2+4}+\dfrac{1}{5^2+5}$ では5は変化せず定数です! n=mのときは$\dfrac{1}{m^2+1}+\dfrac{1}{m^2+2}+\dfrac{1}{m^2+3}+\cdots +\dfrac{1}{m^2+(m-1)}+\dfrac{1}{m^2+m}$ で、nにあたるmは変化しません。定数です。 数列の中で変化する・しないというのと、極限を取るときに変化するのとがごっちゃになっていませんか? なかなか説明も難しいです。うまく書けなくて、あなたを納得させられるか、まだ心配ですが、いかがでしょうか?
    加井 大介 (id: 2161) (2024年3月25日20:54)
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    ご回答ありがとうございます。 ご回答を読ませていただき、自分はnを変数と勘違いをしておりかつ①の最後の項である1/n^2+n を一般項と思い込んでいることがわかりました。追加で質問になってしまうのですが、なぜnが変数ではなく定数だと気づいたのでしょうか?n→∞というところから「∞まで代入する数字を大きくしていく」=「代入するならnは変数なのでは?」と思ってしまいます。説明が下手ですみません。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月25日21:06)
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    なるほど。「定数だ」というのは、極限を取る前の段階で、ということです。もちろんnの値を変えることはできますが、nをある値に定めたときに極限を取る前の式は意味があるのです。nが5のときは5項の和、nが100の時は100項の和が考えられます。nを定めないことには、何の極限を取ればいいのか決まらないです。nが100万のとき、和がいくつ。nが1000億のとき、和がいくつ。 あれ、言葉で書いていると、なかなか説明も難しいですね。それより、極限を取るべき「n個の数列の和」では、横に見ていけば変化しているのは+1、+2、+3、…、+k、…+(n-1)、+nだけで、nの値は変化しないのです! これで大丈夫ですか?説明が下手ですみません。さらに突っ込んでください!

    加井 大介 (id: 2161) (2024年3月25日21:58)
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    ご返答ありがとうございます ①の場合n=1のときは1/n^2+1 n=2のときは1/n^2+1 + 1/n^2+2 というように項を一つずつ増やしていく。∞まで ということでしょうか? もしそれが正しい認識だとしたら、なぜnはnのままなのでしょうか? 例えば、n=1のとき1/1^2+1 n=2のとき1/2^2+1 + 1/2^2+2 といった具合に。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月25日22:20)
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    式を書く都合上、上の回答に追記しましたので読んでください。

    加井 大介 (id: 2161) (2024年3月25日22:29)
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    度々のご返信感謝いたします。 上に書いていただいた式をみてかなり自分の認識を修正できそうです。 何度も読み返し、熟読させていただきますので、疑問点がもし残ったら、はっきりさせた後再投稿させていただくかもしれません。 よろしくお願いいたします。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年3月25日22:47)
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    了解です。じっくり考えてみてください。

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