Giới hạn của hàm số \[\mathop {\lim }\limits_{x \to 0} {x^2}\left( {1 + 2 + 3 + ... + \left[ {\frac{1}{{\left| x \right|}}} \right]} \right)\] bằng:
Đáp án đúng: A
Ta có công thức tính tổng của n số tự nhiên đầu tiên: 1 + 2 + 3 + ... + n = n(n+1)/2.
Đặt n = [1/|x|], khi đó:
1 + 2 + 3 + ... + [1/|x|] = [1/|x|] ([1/|x|] + 1) / 2.
Vậy:
lim (x→0) x² (1 + 2 + 3 + ... + [1/|x|]) = lim (x→0) x² * ([1/|x|] ([1/|x|] + 1) / 2)
Vì [1/|x|] ≤ 1/|x| < [1/|x|] + 1, nên 1/|x| - 1 < [1/|x|] ≤ 1/|x|.
Do đó:
lim (x→0) x² * (((1/|x|) - 1) * (1/|x|)/2) ≤ lim (x→0) x² * ([1/|x|] ([1/|x|] + 1) / 2) ≤ lim (x→0) x² * ((1/|x|) * (1/|x| + 1) / 2)
lim (x→0) (1 - |x|) / 2 ≤ lim (x→0) x² * ([1/|x|] ([1/|x|] + 1) / 2) ≤ lim (x→0) (1 + |x|) / 2
Khi x→0, (1 - |x|) / 2 → 1/2 và (1 + |x|) / 2 → 1/2.
Vậy, theo định lý kẹp, lim (x→0) x² (1 + 2 + 3 + ... + [1/|x|]) = 1/2.