미적분Ⅱ여러 가지 미분법수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

e 극한 곱 로그 합

문제

Pn=limx{(1+1x)(1+2x)(1+3x)(1+nx)}x\displaystyle P _{n} = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} \left\{ ( 1 + \frac{1}{x} ) ( 1 + \frac{2}{x} ) ( 1 + \frac{3}{x} ) \cdots ( 1 + \frac{n}{x} ) \right\} ^{x} 일 때, n=1201lnPn\displaystyle \sum\limits _{n = 1} ^{20} \frac{1}{\ln P _{n}}의 값은? [4점] 1920\displaystyle \frac{19}{20}2120\displaystyle \frac{21}{20}2021\displaystyle \frac{20}{21}3821\displaystyle \frac{38}{21}4021\displaystyle \frac{40}{21}

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해설

Pn=limx(1+1x)x(1+2x)x(1+3x)x(1+nx)x\displaystyle \begin{aligned} P _{n} & = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} \left( 1 + \frac{1}{x} \right) ^{x} \left( 1 + \frac{2}{x} \right) ^{x} \left( 1 + \frac{3}{x} \right) ^{x} \cdots \left( 1 + \frac{n}{x} \right) ^{x} \end{aligned} =limx(1+1x)x{(1+2x)x2}2{(1+3x)x3}3{(1+nx)xn}n\displaystyle = \lim\limits _{x \rightarrow \infty} {} \left( 1 + \frac{1}{x} \right) ^{x} \left\{ \left( 1 + \frac{2}{x} \right) ^{\frac{x}{2}} \right\} ^{2} \left\{ \left( 1 + \frac{3}{x} \right) ^{\frac{x}{3}} \right\} ^{3} \cdots \left\{ \left( 1 + \frac{n}{x} \right) ^{\frac{x}{n}} \right\} ^{n} =ee2e3en=e1+2+3++n=en(n+1)2\displaystyle = e \cdot e ^{2} \cdot e ^{3} \cdot \cdots \cdot e ^{n} = e ^{1 + 2 + 3 + \cdots + n} = e ^{\frac{n ( n + 1 )}{2}} lnPn=n(n+1)2\displaystyle \ln P _{n} = \frac{n ( n + 1 )}{2} n=1201lnPn=n=1202n(n+1)=2(1121)=4021\displaystyle \therefore \sum\limits _{{n} = 1} ^{20} \frac{1}{\ln Pn} = \sum\limits _{{n} = 1} ^{20} \frac{2}{n ( n + 1 )} = 2 \left( 1 - \frac{1}{21} \right) = \frac{40}{21}

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