设fn(x)=x+x2+…+xn=l(n=2,3,…). (Ⅰ)证明方程fn(x)=0在区间[0,+∞)内存在唯一的实根,记为xn; (Ⅱ)求(Ⅰ)中的{xn}的极限值

admin2019-12-23  9

问题 设fn(x)=x+x2+…+xn=l(n=2,3,…).
(Ⅰ)证明方程fn(x)=0在区间[0,+∞)内存在唯一的实根,记为xn
(Ⅱ)求(Ⅰ)中的{xn}的极限值

选项

答案(Ⅰ)由fn(0)=-1<0,fn(1)=n-1>0,n=2,3,…,所以fn(x)=0在区间(0,1)内存在实根,记为xn. 以下证在区间(0,+∞)内至多存在一个实根.事实上, f'n(x)=1+2x+3x2+…+nxn-1>0,z∈(0,+∞). 所以在区间(0,+∞)内fn(x)=0至多存在一个实根.结合以上讨论至少一个至多一个,所以fn(x)=0在区间(0,+∞)内存在唯一的实根,且在区间(0,1)内.记此根为xn(n=2,3,…). (Ⅱ)欲求[*],先证其存在,为此,证{xn}单调减少. 0=fn(xn)-fn+1(xn+1) =(xn+xn2+…+xnn)-(xn+1+xn+12+…+xn+1n+xn+1n+1). =(xn-xn+1)[1+(xn+xn+1)+…+(xnn-1+xnn-2xn+1+…+xn-1n-1)]-xn+1n+1. 由于[ ]内为正,等号左边为0,所以xn-xn+1>0(n=2,3,…),不然上面等号右边为负,与左边为零矛盾.于是知{xn)关于n严格单调减少,且有下界(因xn>0).所以 [*] 另一方面,由xn<x2<1(n>2),所以0<xnn<x2n. 但0<x2<1,由夹逼定理知[*]. 由[*]. 两边取极限,得[*], [*]

解析
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