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Calculus · real student question

求 n 趨於無窮大時 (2n − n³)/(12 + n³) 的極限。備選項為:以上都不對、0、5、1。

Question

求

lim⁡n→∞2n−n312+n3.\lim_{n\to\infty}\frac{2n-n^{3}}{12+n^{3}}.

單選:A. 以上都不對 B. 00 C. 55 D. 11

Step-by-step solution

  1. 先看清上下兩邊的最高次項。 分子分母關於 nn 都是三次的:分子的首項是 −n3-n^{3},分母的首項是 +n3+n^{3}。次數相同時,極限就等於這兩個首項係數之比。

  2. 分子分母同除以 n^3。 這一步把上面那句斷言變成實打實的推導:

    2n−n312+n3=2n2−112n3+1.\frac{2n-n^{3}}{12+n^{3}}=\frac{\dfrac{2}{n^{2}}-1}{\dfrac{12}{n^{3}}+1}.

  3. 讓那些負次方趨於零。 2n2→0\dfrac{2}{n^{2}}\to 0,12n3→0\dfrac{12}{n^{3}}\to 0,於是只剩

    lim⁡n→∞0−10+1=−1.\lim_{n\to\infty}\frac{0-1}{0+1}=-1.

  4. 盯住符號——這才是本題的要害。 分子的三次項是負的,所以數列從下方趨近 −1-1,答案是負數。把 2n−n32n-n^{3} 看成 n3n^3 前面是正號,就會得到那個誘人的錯誤答案 11。

  5. 回頭對照給出的選項。 算出來的 −1-1 既不是 00,也不是 55,更不是 11。所以正確的選擇是 A:以上都不對。

  6. 做個數值抽查。 取 n=100n=100,商是 200−100000012+1000000=−0.9998\dfrac{200-1000000}{12+1000000}=-0.9998;取 n=1000n=1000 是 −0.999998-0.999998——明顯在收斂到 −1-1。

Answer

−1(所以正確選項是 A:以上都不對)-1\quad\text{(所以正確選項是 A:以上都不對)}

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