数列 $\sqrt[n]{n}$ の極限値を求める問題です。この数列は、$\sqrt[3]{3} > \sqrt[4]{4} > \sqrt[5]{5} > \cdots > \sqrt[n]{n} > \cdots$ と減少していくことが示唆されています。

解析学極限数列自然対数ロピタルの定理
2025/6/1

1. 問題の内容

数列 nn\sqrt[n]{n} の極限値を求める問題です。この数列は、33>44>55>>nn>\sqrt[3]{3} > \sqrt[4]{4} > \sqrt[5]{5} > \cdots > \sqrt[n]{n} > \cdots と減少していくことが示唆されています。

2. 解き方の手順

数列 an=nn=n1na_n = \sqrt[n]{n} = n^{\frac{1}{n}} の極限を考えます。
まず、両辺の自然対数を取ります。
lnan=ln(n1n)=1nlnn=lnnn\ln a_n = \ln (n^{\frac{1}{n}}) = \frac{1}{n} \ln n = \frac{\ln n}{n}
次に、limnlnnn\lim_{n \to \infty} \frac{\ln n}{n} を求めます。これは不定形 \frac{\infty}{\infty} の形なので、ロピタルの定理を使えます。
limnlnnn=limn1n1=limn1n=0\lim_{n \to \infty} \frac{\ln n}{n} = \lim_{n \to \infty} \frac{\frac{1}{n}}{1} = \lim_{n \to \infty} \frac{1}{n} = 0
したがって、
limnlnan=0\lim_{n \to \infty} \ln a_n = 0
次に、limnan\lim_{n \to \infty} a_n を求めるために、ln\ln の逆関数である指数関数を利用します。
limnan=limnelnan=elimnlnan=e0=1\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} e^{\ln a_n} = e^{\lim_{n \to \infty} \ln a_n} = e^0 = 1

3. 最終的な答え

数列 nn\sqrt[n]{n} の極限値は 1 です。
答え: 1

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