■正項数列の極限

 以下の正項数列{an},an>0について,n→∞としたときの

  bn=(a1+an+1/an)^n

の極限を調べよ.

===================================

[1]an=1の場合,bn=2^n→∞

[2]an=nの場合,bn=(1+2/n)^n→e^2

[3]an=n^2の場合,bn=(1+2/n・(n+1)/n)^n→e^2

[4]a1=c,an=nの場合,

   bn=(1+(1+c)/n)^n→e^1+c

===================================

  bn=(a1+an+1^c/an^c)^n

[5]an=nの場合

  bn=(1+(n+1)^c/n^c)^n

  ∞(0<c<1),e^2(c=1),e^c(c>1)

===================================

 実は

  bn=(a1+an+1/an)^n

については

  lim(supbn)≧e

が証明される.

  lim(sup(a1+an+1/an)^n)≧lim(1+1/n)^n

←→limsup(n(a1+an+1)/(n+1)an)^n)≧1

 証明は割愛するが,もし,

  limsup(n(a1+an+1)/(n+1)an)^n)<1

と仮定すると,矛盾を導き出すことができるのである.

===================================