和の公式を使ってから求める極限(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 和の公式を使ってから求める極限(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
次の極限を求めよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1+3+5+\cdots+(2n-1)}{n^2+1}$
\item[(2)] $\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1^3+2^3+3^3+\cdots+n^3}{n^4}$
\item[(3)] $\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{1}{n^3}\sum_{k=1}^{n}k(k+1)$
\end{enumerate}
(1) $1+3+\cdots+(2n-1)=n^2$ であるから
\[ \lim_{n\to\infty}\frac{n^2}{n^2+1}=\lim_{n\to\infty}\frac{1}{1+\dfrac{1}{n^2}}=1 \]
(2) $1^3+2^3+\cdots+n^3=\left\{\dfrac{1}{2}n(n+1)\right\}^2$ であるから
\[ \lim_{n\to\infty}\frac{n^2(n+1)^2}{4n^4}=\lim_{n\to\infty}\frac{1}{4}\left(1+\frac{1}{n}\right)^2=\frac{1}{4} \]
(3) $\displaystyle\sum_{k=1}^{n}k(k+1)=\frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)+\frac{1}{2}n(n+1)=\frac{1}{3}n(n+1)(n+2)$ であるから
\[ \lim_{n\to\infty}\frac{n(n+1)(n+2)}{3n^3}=\lim_{n\to\infty}\frac{1}{3}\left(1+\frac{1}{n}\right)\left(1+\frac{2}{n}\right)=\frac{1}{3} \]
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