AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1952

Условие

Найти предел \(\displaystyle{\lim_{x\to{1}}\frac{x^{n+1}-(n+1)x+n}{(x-1)^2}}\), где \(\displaystyle{n\in{N}}\).

Решение

Ответ в этой задаче легко получить, исходя из результатов задачи 1951, подставив \(\displaystyle{n+1}\) вместо \(\displaystyle{n}\) и приняв \(\displaystyle{a=1}\).

Однако при желании можно вычислить этот предел, не опираясь на упомянутую задачу. Для это делаем замену \(\displaystyle{t=x-1}\), \(\displaystyle{t\to{0}}\). Для строгого изложения стоит рассмотреть отдельно случай \(\displaystyle{n=1}\), – заданный предел будет равен 1. Если же \(\displaystyle{n\ge{2}}\), то получим:

\[ \lim_{x\to{1}}\frac{x^{n+1}-(n+1)x+n}{(x-1)^2} =\lim_{t\to{0}}\frac{(1+t)^{n+1}-(n+1)(1+t)+n}{t^2}=\\ =\lim_{t\to{0}}\frac{1+(n+1)t+\frac{n(n+1)}{2}t^2+o\left(t^2\right)-(n+1)-(n+1)t+n}{t^2} =\lim_{t\to{0}}\left(\frac{n(n+1)}{2}+\frac{o\left(t^2\right)}{t^2}\right) =\frac{n(n+1)}{2}. \]

При \(\displaystyle{n=1}\) имеем \(\displaystyle{\frac{n(n+1)}{2}=1}\), т.е. выражение \(\displaystyle{\frac{n(n+1)}{2}}\) будет ответом для данного предела при любом \(\displaystyle{n\in{N}}\).

Ответ:

\(\displaystyle{\frac{n(n+1)}{2}}\)

Источники задачи

Задачник №5Демидович "Сборник задач и упражнений по математическому анализу"
Раздел №1Введение в анализ
Задача №427