AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1778

Условие

Доказать соотношение \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}\frac{a^n}{n!}=0}\) с помощью ряда \(\displaystyle{\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{a^n}{n!}}\).

Решение

Знак \(\displaystyle{a}\) в условии не оговорен. Если \(\displaystyle{a=0}\), то равенство \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}\frac{a^n}{n!}=0}\) очевидно. Пусть \(\displaystyle{a\neq{0}}\). Рассмотрим ряд \(\displaystyle{\sum\limits_{n=1}^{\infty}\left|\frac{a^n}{n!}\right|=\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{|a|^n}{n!}}\). Разумеется, что при \(\displaystyle{a\gt{0}}\) ряд из модулей будет совпадать с исходным рядом. Применим признак Д'Аламбера:

\[ \lim_{n\to\infty}\frac{\frac{|a|^{n+1}}{(n+1)!}}{\frac{|a|^n}{n!}} =\lim_{n\to\infty}\frac{|a|}{n+1} =0. \]

Ряд из модулей сходится. Это означает сходимость исходного ряда (при \(\displaystyle{a\gt{0}}\)) или абсолютную сходимость исходного ряда (при \(\displaystyle{a\lt{0}}\)). Так как ряд \(\displaystyle{\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{a^n}{n!}}\) сходится, то для него выполнено необходимое условие сходимости, т.е. \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}\frac{a^n}{n!}=0}\).

Ответ:

Равенство \(\displaystyle{\lim_{n\to\infty}\frac{a^n}{n!}=0}\) доказано.

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №9Ряды
Параграф №1Числовые ряды
Задача №2785