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lim(n→+∞)(1+1/n)^n=e?

衡子安
2023-12-01

lim ⁡ n → + ∞ ( 1 + 1 n ) n = lim ⁡ n → + ∞ e ln ⁡ ( 1 + 1 n ) n = lim ⁡ n → + ∞ e n ln ⁡ ( 1 + 1 n ) \lim_{n\rightarrow+\infty}(1+\frac{1}{n})^n=\lim_{n\rightarrow+\infty}e^{\ln(1+\frac{1}{n})^n}=\lim_{n\rightarrow+\infty}{e^{n\ln(1+\frac{1}{n})}} n+lim(1+n1)n=n+limeln(1+n1)n=n+limenln(1+n1)
= e K , 其 中 , K = lim ⁡ n → + ∞ n ln ⁡ ( 1 + 1 n ) =e^K,其中,K=\lim_{n\rightarrow+\infty}{n\ln(1+\frac{1}{n})} =eK,K=n+limnln(1+n1)

t = 1 n t=\frac{1}{n} t=n1,则,K可以转化为:
K = lim ⁡ n → + ∞ ln ⁡ ( 1 + 1 n ) 1 n = lim ⁡ t → 0 ln ⁡ ( 1 + t ) t = 1 K=\lim_{n\rightarrow+\infty}{\frac{\ln(1+\frac{1}{n})}{\frac{1}{n}}}=\lim_{t\rightarrow0}{\frac{\ln(1+t)}{t}}=1 K=n+limn1ln(1+n1)=t0limtln(1+t)=1

所以:

lim ⁡ n → + ∞ ( 1 + 1 n ) n = e K = e 1 = e \lim_{n\rightarrow+\infty}(1+\frac{1}{n})^n=e^K=e^1=e n+lim(1+n1)n=eK=e1=e
分析:
以上过程看上去是完美机智的证明,然而经过一番思考,最后发现这样证明实际是很荒谬滑稽的!(至少对于我当前的知识体系来讲是不对的)
关键在于,为什么 lim ⁡ t → 0 ln ⁡ ( 1 + t ) t = 1 \lim_{t\rightarrow0}{\frac{\ln(1+t)}{t}}=1 limt0tln(1+t)=1?,此处无论运用洛必达法则,还是无穷小替换,都绕不过对 ln ⁡ ( 1 + t ) \ln(1+t) ln(1+t)求导,而求导过程又用到了 lim ⁡ n → + ∞ ( 1 + 1 n ) n = e \lim_{n\rightarrow+\infty}(1+\frac{1}{n})^n=e limn+(1+n1)n=e。这就相当于是用结论证明结论,当然滑稽!所以现在需要寻找一种方法证明 lim ⁡ t → 0 ln ⁡ ( 1 + t ) t = 1 \lim_{t\rightarrow0}{\frac{\ln(1+t)}{t}}=1 limt0tln(1+t)=1,就能证明 lim ⁡ n → + ∞ ( 1 + 1 n ) n = e \lim_{n\rightarrow+\infty}(1+\frac{1}{n})^n=e limn+(1+n1)n=e,要求这种方法不能使用对数、指数等求导公式。最后,通过我的不断努力,并没有找到这种方法

综上,证明这个重要极限时,不能使用各种乱七八糟的定理,因为他们都会用到求导之类的公式,而公式又是由这个重要极限推出来的,用结论证明结论显然是荒谬不可取的。
附:由于手头没有课本,不清楚官方怎么证明,百度了一波,下面这个链接的证明思路看上去才靠谱:通过数列证明单调有界,从而得到极限
https://blog.csdn.net/ETERNITY_neu/article/details/85837088

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