Лекция 10. Раздел 10.1
Второй замечательный предел.
Рассмотрим числовую последовательность , где
,
С ростом
основание степени уменьшается до единицы, а показатель растет до бесконечности, поэтому ничего конкретного о поведении
сказать нельзя.
Для вычисления воспользуемся выражением для бинома Ньютона:

В нашем случае


Из полученного выражения следует, что с увеличением величина
растет. Действительно, перейдем от
к
. Это приведет к тому, что число слагаемых возрастет на одно. Кроме того, величина множителей, заключенных в скобки, тоже возрастет, так как
. Но если увеличивается число слагаемых и сами слагаемые растут, то
. Значит, числовая последовательность
монотонно возрастает.
Докажем теперь, что данная последовательность ограничена сверху. Заменим все скобки вида единицей.
Так как , то
.
Кроме того ,
,...,
. Значит,
.
В правой части неравенства после цифры 2 стоит убывающая геометрическая прогрессия. Как известно, сумма первых членов такой прогрессии равна:
. В нашем случае
. С ростом
величина
будет, очевидно, стремится к единице. Значит,
, то есть, ограничено сверху.
Итак, мы получили, что . Но так как
монотонно возрастающая последовательность ограниченная сверху, то она имеет предел:
Можно доказать, что данный предел справедлив не только для натуральных чисел, но и для любых значений :
.
Полученное выражение и называется вторым замечательным пределом.
Число используется для введения натуральных логарифмов. Такие логарифмы обозначаются
, при этом
.
Следствие 10.1.1. .
В частности, если , то
.
Следствие 10.1.2.
.
В частности, если , то
.