Όριο ολοκληρώματος (1)

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
Κοτρώνης Αναστάσιος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3203
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 22, 2009 11:11 pm
Τοποθεσία: Μπροστά στο πισί...
Επικοινωνία:

Όριο ολοκληρώματος (1)

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Κοτρώνης Αναστάσιος »

Έστω \displaystyle{a_n=\int_{0}^{n}\frac{e^{-x}}{1+\frac{x}{n}}\,dx}.

Ας βρεθούν, αν υπάρχουν, τα όρια

1) \displaystyle{\lim_{n\to+\infty}a_n}

2) \displaystyle{\lim_{n\to+\infty}n\left(1-a_n\right)} και

3) \displaystyle{\lim_{n\to+\infty}n^2\left(1-a_n\right)-n}.
Εσύ....; Θα γίνεις κανίβαλος....;

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Σεραφείμ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1872
Εγγραφή: Τετ Μάιος 20, 2009 9:14 am
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη - Γιάννενα

Re: Όριο ολοκληρώματος (1)

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Σεραφείμ »

\displaystyle{{a_n} = \int\limits_0^n {\frac{{{e^{ - x}}}}{{1 + x/n}}dx}  = \mathop  = \limits^{x = ny}  = n\int\limits_0^1 {\frac{{{e^{ - ny}}}}{{1 + y}}dy}  = n\int\limits_0^1 {{e^{ - ny}}\left( {\int\limits_0^\infty  {{e^{ - \left( {1 + y} \right)x}}dx} } \right)dy}  = n\int\limits_0^\infty  {{e^{ - x}}\left( {\int\limits_0^1 {{e^{ - \left( {n + x} \right)y}}dy} } \right)dx}  = }

\displaystyle{ = n\int\limits_0^\infty  {{e^{ - x}}\left( { - \frac{1}{{n + x}}\left[ {{e^{ - \left( {n + x} \right)y}}} \right]_0^1} \right)dx}  = n\int\limits_0^\infty  {\frac{{{e^{ - x}}}}{{n + x}}\left( {1 - {e^{ - \left( {n + x} \right)}}} \right)dx}  = n{e^n}\int\limits_0^\infty  {\frac{{{e^{ - \left( {n + x} \right)}}}}{{n + x}}\left( {1 - {e^{ - \left( {n + x} \right)}}} \right)dx}  = \mathop  = \limits^{n + x = y}  = }

\displaystyle{ = n{e^n}\int\limits_n^\infty  {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}\left( {1 - {e^{ - y}}} \right)dy}  = n{e^n}\left( {\int\limits_n^\infty  {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  - \int\limits_n^\infty  {\frac{{{e^{ - 2z}}}}{z}dz} } \right) = \mathop  = \limits^{2z = x}  = n{e^n}\left( {\int\limits_n^\infty  {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  - \int\limits_{2n}^\infty  {\frac{{{e^{ - x}}}}{x}dx} } \right) \Rightarrow \boxed{{a_n} = n{e^n}\int\limits_n^{2n} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} }}

Όλα τα παραπάνω έγιναν για να βγεί το n έξω απ' το ολοκλήρωμα .. τώρα τα πράγματα γίνονται απλά .. (Λύκειο σχεδόν) ..

Αν \displaystyle{f\left( x \right) = x{e^x}\int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} } τότε επειδή (στοιχειώδες) έχουμε \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  = 0} .

\displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } x{e^x}\int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\int\limits_x^{2x} {\dfrac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} }}{{\dfrac{{{e^{ - x}}}}{x}}} = \mathop  = \limits^{\left( {\frac{0}{0}} \right)\left( {DLH} \right)}  = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \dfrac{{\dfrac{{{e^{ - 2x}}}}{x} - \dfrac{{{e^{ - x}}}}{x}}}{{\dfrac{{ - x{e^{ - x}} - {e^{ - x}}}}{{{x^2}}}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\dfrac{{1 - {e^{ - x}}}}{x}}}{{\dfrac{{x + 1}}{{{x^2}}}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{x + 1}}{x}\left( {1 - {e^{ - x}}} \right) = 1}

Οπότε \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {a_n} = 1} και \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } n\left( {1 - {a_n}} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } x\left( {1 - x{e^x}\int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} } \right) = .. = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\dfrac{{{e^{ - x}}}}{x} - \int\limits_x^{2x} {\dfrac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} }}{{\dfrac{{{e^{ - x}}}}{{{x^2}}}}} = \mathop  = \limits^{\left( {\frac{0}{0}} \right)}  = ... = 1}

και \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {{n^2}\left( {1 - {a_n}} \right) - n} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \left[ {{x^2}\left( {1 - x{e^x}\int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} } \right) - x} \right] = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \left[ {{x^3}{e^x}\left( {\frac{{{e^{ - x}}}}{x} - \int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy} } \right) - x} \right] = }

\displaystyle{ = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } {x^3}{e^x}\left( {\frac{{{e^{ - x}}}}{x} - \int\limits_x^{2x} {\frac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  - \frac{{{e^{ - x}}}}{{{x^2}}}} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\dfrac{{{e^{ - x}}}}{x} - \int\limits_x^{2x} {\dfrac{{{e^{ - y}}}}{y}dy}  - \dfrac{{{e^{ - x}}}}{{{x^2}}}}}{{\dfrac{{{e^{ - x}}}}{{{x^3}}}}} = \mathop  = \limits^{\left( {\frac{0}{0}} \right)}  = .. =  - 2} .
Σεραφείμ Τσιπέλης
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης