$(1-\frac{1}{n})^{-n}$ 的极限是多少

생성일: 2025년 7월 12일

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질문

(11n)n(1-\frac{1}{n})^{-n} 的极限是多少

사고

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답변

nn \to \infty 时,

(11n)n\left(1-\frac{1}{n}\right)^{-n}

的极限是 ee,即自然对数的底数。

一种常见证明思路:

  1. 先取自然对数

    ln ⁣(11n)n=nln ⁣(11n).\ln\!\left(1-\frac{1}{n}\right)^{-n} = -n \,\ln\!\left(1-\frac{1}{n}\right).
  2. 使用泰勒展开(或洛必达法则)
    xx 很小(这里 x=1/nx=1/n),有

    ln(1x)=xx22x33\ln(1-x) = -x - \frac{x^{2}}{2} - \frac{x^{3}}{3} - \dots

    于是

    nln ⁣(11n)=n(1n12n2)=1+O ⁣(1n).-n\,\ln\!\left(1-\frac{1}{n}\right) = -n \left(-\frac{1}{n} - \frac{1}{2n^{2}} - \dots\right) = 1 + O\!\left(\frac{1}{n}\right).
  3. 取极限

    limnnln ⁣(11n)=1,\lim_{n\to\infty} -n\,\ln\!\left(1-\frac{1}{n}\right)=1,

    因此

    limn(11n)n=exp ⁣(1)=e.\lim_{n\to\infty} \left(1-\frac{1}{n}\right)^{-n} = \exp\!\bigl(1\bigr) = e.

所以:

limn(11n)n=e\boxed{\,\displaystyle\lim_{n\to\infty}\left(1-\frac{1}{n}\right)^{-n} = e\,}

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