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  1. (1) 比较与的大小,并说明理由;
  2. (2) 记,求极限。

答案

第 1 问

第 2 问

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第 1 问

(1)比较被积函数。令 ,则 ,且 时 ,所以 。在 上,;将两个正数同时取正整数 次幂,再乘以 ,得

(2)确认积分存在并严格比较。由洛必达法则,

由夹逼,另一个被积函数在 时也趋于零。因此两者在 处补值为零后均连续,积分存在。两被积函数之差在 内连续且严格为正,由积分保序性及严格正性,得到

第 2 问

(1)利用上一问作夹逼。记 ,由上一问有 。

(2)计算上界。因 ,在 上分部积分,再令 ,得

这里的边界项为零,因为 ,可按上一问的洛必达计算将 换成 得到。

(3)由 及右端趋于零,应用夹逼准则,得 。

在 上,,故

利用 及 ,有

于是 。因 ,该几何数列趋于零,由夹逼准则得 。