与えられた極限値を求める問題です。具体的には、 $\lim_{n \to \infty} \frac{1}{\sqrt{n^2+2n} - \sqrt{n^2-2n}}$ を計算します。

解析学極限有理化数列
2025/7/31

1. 問題の内容

与えられた極限値を求める問題です。具体的には、
limn1n2+2nn22n\lim_{n \to \infty} \frac{1}{\sqrt{n^2+2n} - \sqrt{n^2-2n}}
を計算します。

2. 解き方の手順

まず、分母を有理化します。
1n2+2nn22n=n2+2n+n22n(n2+2nn22n)(n2+2n+n22n)\frac{1}{\sqrt{n^2+2n} - \sqrt{n^2-2n}} = \frac{\sqrt{n^2+2n} + \sqrt{n^2-2n}}{(\sqrt{n^2+2n} - \sqrt{n^2-2n})(\sqrt{n^2+2n} + \sqrt{n^2-2n})}
=n2+2n+n22n(n2+2n)(n22n)= \frac{\sqrt{n^2+2n} + \sqrt{n^2-2n}}{(n^2+2n) - (n^2-2n)}
=n2+2n+n22n4n= \frac{\sqrt{n^2+2n} + \sqrt{n^2-2n}}{4n}
=n2(1+2n)+n2(12n)4n= \frac{\sqrt{n^2(1+\frac{2}{n})} + \sqrt{n^2(1-\frac{2}{n})}}{4n}
=n1+2n+n12n4n= \frac{n\sqrt{1+\frac{2}{n}} + n\sqrt{1-\frac{2}{n}}}{4n}
=1+2n+12n4= \frac{\sqrt{1+\frac{2}{n}} + \sqrt{1-\frac{2}{n}}}{4}
次に、nを無限大に近づけます。limn2n=0\lim_{n \to \infty} \frac{2}{n} = 0 なので、
limn1+2n+12n4=1+0+104=1+14=24=12\lim_{n \to \infty} \frac{\sqrt{1+\frac{2}{n}} + \sqrt{1-\frac{2}{n}}}{4} = \frac{\sqrt{1+0} + \sqrt{1-0}}{4} = \frac{1+1}{4} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}

3. 最終的な答え

12\frac{1}{2}

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