与えられた数列の極限値を求める問題です。具体的には、$\lim_{n\to\infty} (n - \sqrt{n^2 - 3})$ を計算します。

解析学極限数列有理化
2025/7/8

1. 問題の内容

与えられた数列の極限値を求める問題です。具体的には、limn(nn23)\lim_{n\to\infty} (n - \sqrt{n^2 - 3}) を計算します。

2. 解き方の手順

この極限を求めるためには、まず、nn23n - \sqrt{n^2 - 3} を変形します。分子に n+n23n + \sqrt{n^2 - 3} を掛けて分母にも同じものを掛けることで、有理化を行います。
nn23=(nn23)(n+n23)n+n23n - \sqrt{n^2 - 3} = \frac{(n - \sqrt{n^2 - 3})(n + \sqrt{n^2 - 3})}{n + \sqrt{n^2 - 3}}
=n2(n23)n+n23= \frac{n^2 - (n^2 - 3)}{n + \sqrt{n^2 - 3}}
=3n+n23= \frac{3}{n + \sqrt{n^2 - 3}}
次に、分母を nn で割ります。
3n+n23=3n+n2(13n2)=3n+n13n2\frac{3}{n + \sqrt{n^2 - 3}} = \frac{3}{n + \sqrt{n^2(1 - \frac{3}{n^2})}} = \frac{3}{n + n\sqrt{1 - \frac{3}{n^2}}}
=3n(1+13n2)= \frac{3}{n(1 + \sqrt{1 - \frac{3}{n^2}})}
したがって、極限は次のようになります。
limn3n(1+13n2)\lim_{n\to\infty} \frac{3}{n(1 + \sqrt{1 - \frac{3}{n^2}})}
nn \to \infty のとき、3n20\frac{3}{n^2} \to 0 なので、13n210=1\sqrt{1 - \frac{3}{n^2}} \to \sqrt{1 - 0} = 1 となります。したがって、
limnn(1+13n2)=\lim_{n\to\infty} n(1 + \sqrt{1 - \frac{3}{n^2}}) = \infty
したがって、
limn3n(1+13n2)=0\lim_{n\to\infty} \frac{3}{n(1 + \sqrt{1 - \frac{3}{n^2}})} = 0

3. 最終的な答え

0

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