(a) (i)l i m n → ∞ ( 2 n + 1 − 2 n ) lim_{n\to \infty} (\sqrt{2n+1}-\sqrt{2n}) l i m n → ∞ ( 2 n + 1 − 2 n )
Rationalising the given expression-
= l i m n → ∞ ( 2 n + 1 − 2 n ) × 2 n + 1 + 2 n 2 n + 1 + 2 n = l i m n → ∞ ( 2 n + 1 ) 2 − ( 2 n ) 2 2 n + 1 + 2 n = l i m n → ∞ 1 2 n + 1 + 2 n = lim_{n\to \infty} (\sqrt{2n+1}-\sqrt{2n})\times \dfrac{ \sqrt{2n+1}+\sqrt{2n}}{\sqrt{2n+1}+\sqrt{2n}}
\\[9pt]
= lim_{n\to \infty} \dfrac{ (\sqrt{2n+1})^2-(\sqrt{2n})^2}{\sqrt{2n+1}+\sqrt{2n}}
\\[9pt]
=lim _{n\to \infty} \dfrac{1}{\sqrt{2n+1}+\sqrt{2n}} = l i m n → ∞ ( 2 n + 1 − 2 n ) × 2 n + 1 + 2 n 2 n + 1 + 2 n = l i m n → ∞ 2 n + 1 + 2 n ( 2 n + 1 ) 2 − ( 2 n ) 2 = l i m n → ∞ 2 n + 1 + 2 n 1
Applying limits
= 0
(ii) l i m n → ∞ 3 n 3 − n + 8 4 n ( n − 1 ) ( n − 2 ) lim_{n\to \infty} \dfrac{3n^3-n+8}{4n(n-1)(n-2)} l i m n → ∞ 4 n ( n − 1 ) ( n − 2 ) 3 n 3 − n + 8
Now writing it my simplifying-
= l i m n → ∞ 3 n 3 − n + 8 4 n ( n 2 − 2 n − n + 2 ) = l i m n → ∞ 3 n 3 − n + 8 4 n 3 − 12 n 2 + 8 n = l i m n → ∞ n 3 ( 3 − 1 n 2 + 8 n 3 ) n 3 ( 4 − 12 n + 8 n 2 ) = 3 − 0 + 0 4 − 0 + 0 = 3 4 =lim_{n\to \infty} \dfrac{3n^3-n+8}{4n(n^2-2n-n+2)}
\\[9pt]
=lim_{n\to \infty} \dfrac{3n^3-n+8}{4n^3-12n^2+8n}
\\[9pt]=lim_{n\to \infty} \dfrac{n^3(3-\frac{1}{n^2}+\frac{8}{n^3})}{n^3(4-\frac{12}{n}+\frac{8}{n^2})}
\\[9pt]=\dfrac{3-0+0}{4-0+0}=\dfrac{3}{4} = l i m n → ∞ 4 n ( n 2 − 2 n − n + 2 ) 3 n 3 − n + 8 = l i m n → ∞ 4 n 3 − 12 n 2 + 8 n 3 n 3 − n + 8 = l i m n → ∞ n 3 ( 4 − n 12 + n 2 8 ) n 3 ( 3 − n 2 1 + n 3 8 ) = 4 − 0 + 0 3 − 0 + 0 = 4 3
(b) Given, sequence
a n = ( − 1 ) n − 2 n a_n=(-1)^n-2n a n = ( − 1 ) n − 2 n
a 1 = − 1 − 2 = − 3 a 2 = 1 − 4 = − 3 a 3 = − 1 − 6 = − 7 a 4 = − 7 a 5 = − 1 − 10 = − 11 a 6 = 1 − 12 = − 11 a_1=-1-2=-3\\
a_2=1-4=-3\\
a_3=-1-6=-7\\
a_4=-7\\
a_5=-1-10=-11\\
a_6=1-12=-11\\ a 1 = − 1 − 2 = − 3 a 2 = 1 − 4 = − 3 a 3 = − 1 − 6 = − 7 a 4 = − 7 a 5 = − 1 − 10 = − 11 a 6 = 1 − 12 = − 11
⇒ < a n > = − 3 , − 3 , − 7 , − 7 , − 11 , − 11... \Rightarrow <a_n>=-3,-3,-7,-7,-11,-11... ⇒< a n >= − 3 , − 3 , − 7 , − 7 , − 11 , − 11...
Here, a 1 ≥ a 2 ≥ a 3 ≥ a 4 ≥ a 5 ≥ a 6 . . . a_1\ge a_2\ge a_3\ge a_4\ge a_5\ge a_6... a 1 ≥ a 2 ≥ a 3 ≥ a 4 ≥ a 5 ≥ a 6 ...
we know a sequence < a n > <a_n> < a n > is monotonic decreasing if a n + 1 ≤ a n ∀ n ∈ N a_{n+1}\le a_n \forall n\in N a n + 1 ≤ a n ∀ n ∈ N
Hence Given sequence is monotone decreasing.
So l i m n → ∞ ( a n ) = − ∞ . lim_{n\to \infty}(a_n)=-\infty. l i m n → ∞ ( a n ) = − ∞.
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