kaoyan2advanced 高等数学 第30题

教材习题

📝 题目

### 第30题

数列 $\displaystyle \left\{\frac{(1+n)^{3}}{(1-n)^{2}}\right\}$ 的最小项的项数 $n=$ $\_\_\_\_$ ,且该项的数值为 $\_\_\_\_$ .

建设荅题时问 $\leqslant 5 \mathrm{~min}$ 神佔

💡 答案解析

**答案**:$n=2$,数值为$27$ **解析**:步骤1:设$\displaystyle a_n = \frac{(1+n)^3}{(1-n)^2}$,定义域$n \neq 1$,$n$为正整数。考虑函数$\displaystyle f(x)=\frac{(1+x)^3}{(1-x)^2}$,$x>0, x \neq 1$。 步骤2:求导$\displaystyle f'(x)=\frac{3(1+x)^2(1-x)^2 + 2(1+x)^3(1-x)}{(1-x)^4} = \frac{(1+x)^2(1-x)[3(1-x)+2(1+x)]}{(1-x)^4} = \frac{(1+x)^2(5-x)}{(1-x)^3}$。令$f'(x)=0$得$x=5$。当$x<5$时,$f'(x)>0$(注意分母符号),当$x>5$时,$f'(x)<0$,故$x=5$为极大值点。但数列需检查整数点:$n=2$时,$\displaystyle a_2 = \frac{27}{1}=27$;$n=3$时,$\displaystyle a_3 = \frac{64}{4}=16$;$n=4$时,$\displaystyle a_4 = \frac{125}{9}\approx13.89$;$n=5$时,$\displaystyle a_5 = \frac{216}{16}=13.5$;$n=6$时,$\displaystyle a_6 = \frac{343}{25}=13.72$。故最小项在$n=2$,值为$27$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:设通项并定义函数
设数列通项 $a_n = \frac{(1+n)^3}{(1-n)^2}$,其中 $n$ 为正整数且 $n \neq 1$。考虑辅助函数 $f(x) = \frac{(1+x)^3}{(1-x)^2}$,$x > 0, x \neq 1$,以便利用导数分析单调性。
公式:$$a_n = \frac{(1+n)^3}{(1-n)^2}$$
提示:注意n为正整数且n≠1
步骤 2/5
目标:求导并找出临界点
对 $f(x)$ 求导:$f'(x) = \frac{3(1+x)^2(1-x)^2 + 2(1+x)^3(1-x)}{(1-x)^4} = \frac{(1+x)^2(1-x)[3(1-x) + 2(1+x)]}{(1-x)^4} = \frac{(1+x)^2(5-x)}{(1-x)^3}$。令 $f'(x)=0$,得 $x=5$。
公式:$$f'(x) = \frac{3(1+x)^2(1-x)^2 + 2(1+x)^3(1-x)}{(1-x)^4} = \frac{(1+x)^2(5-x)}{(1-x)^3}$$
提示:注意分子提取公因式时符号处理
步骤 3/5
目标:分析单调性并确定极值点
当 $00$,$f'(x)>0$;当 $10$;当 $x>5$ 时,$(1-x)^3<0$,$f'(x)<0$。因此 $f(x)$ 在 $(0,1)$ 和 $(1,5)$ 上单调递增,在 $(5,+\infty)$ 上单调递减,$x=5$ 为极大值点。
提示:注意定义域n为正整数,且n≠1
步骤 4/5
目标:计算正整数点处的函数值
由于数列定义在正整数上,且 $n=1$ 无定义,计算 $n=2,3,4,5,6$ 的值:$a_2 = \frac{27}{1}=27$;$a_3 = \frac{64}{4}=16$;$a_4 = \frac{125}{9}\approx13.89$;$a_5 = \frac{216}{16}=13.5$;$a_6 = \frac{343}{25}=13.72$。
提示:注意n=1无定义,从n=2开始计算
步骤 5/5
目标:确定最小项
比较各值,$a_2=27$ 最小,且 $n=2$ 时项数值为 $27$。
提示:注意n从1开始,比较前几项即可

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。