请解决这个问题?哪个选项是正确的?

请解决这个问题?哪个选项是正确的?
Anonim

这很容易被看作是不可能的基本方法,所以我只是用数字解决它并得到:

我评估了积分 #n = 1,1.5,2,. 。 。 ,9.5,10,25,50,75,100#。到那时它显然达到了 #0.5#.

回答:

见下文。

说明:

#int_0 ^ 1(n x ^(n-1))/(1 + x ^ 2)dx le int_0 ^ 1n x ^(n-1)dx = 1#

#int_0 ^ 1(n x ^(n-1))/(1 + x ^ 2)dx ge 1/2 int_0 ^ 1n x ^(n-1)dx = 1/2#

要么

#1/2 le int_0 ^ 1(n x ^(n-1))/(1 + x ^ 2)dx le 1#

现在假设其中一个答案是真的,最自然的似乎是第四个4)

注意

对于 0,1中的#x#

#1/2 le 1 /(1 + x ^ 2)le 1#

回答:

#1/2#

说明:

正如之前的解决方案中所示,

#I_n = int_0 ^ 1(nx ^(n-1))/(1 + x ^ 2)dx#

存在并且有界:

#1/2 le I_n <1#

现在按部件收集产量

#I_n =((int nx ^(n-1)dx)/(1 + x ^ 2))_ 0 ^ 1-int_0 ^ 1 x ^ n次( - (2x)/(1 + x ^ 2)^ 2 )dx#

#qquad =(x ^ n /(1 + x ^ 2))_ 0 ^ 1 + 2int_0 ^ 1 x ^(n + 1)/(1 + x ^ 2)^ 2dx#

#qquad = 1/2 + J_n#

现在,从那以后 #0 <(1 + x ^ 2)^ - 1 <1##(0,1)#

#J_n = 2 /(n + 2)int_0 ^ 1((n + 2)x ^(n + 1))/(1 + x ^ 2)^ 2 dx#

#qquad <= 2 /(n + 2)int_0 ^ 1((n + 2)x ^(n + 1))/(1 + x ^ 2)dx = 2 /(n + 2)I_(n + 2 )#

以来 #lim_(n到oo)I_n# 存在,我们有

#lim_(n到oo)J_n = lim_(n到oo)2 /(n + 2)I_(n + 2)= lim_(n到oo)2 /(n + 2)次lim_(n到oo)I_ (n + 2)= 0#

于是

#lim_(n到oo)I_n = 1/2#