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Limiti di successioni – Esercizi misti 1

Esercizi misti Successioni

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Benvenuti nel primo volume della nostra raccolta di esercizi sulle successioni. In questo articolo riportiamo 22 esercizi sui limiti di successioni, risolti mediante l’uso di tecniche miste. Gli esercizi sono completamente svolti, per offrire una comprensione completa delle strategie utilizzate. Questo articolo è quindi particolarmente indicato per chi desidera approfondire la sua conoscenza dei limiti di successioni.

Oltre alle raccolte di esercizi

segnaliamo anche il materiale teorico di riferimento nella cartella di Teoria sulle successioni.

Buona lettura!

 

Sommario

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Questa dispensa presenta una serie di esercizi sul calcolo dei limiti delle successioni, utilizzando diversi metodi di risoluzione. Alcuni limiti sono calcolati tramite limiti notevoli, come quello che definisce il numero di Nepero, mentre in altri casi si fa ricorso ai simboli di Landau, che permettono di semplificare le espressioni eliminando i termini trascurabili. Viene anche utilizzata la tecnica del confronto all’infinito e il teorema dei carabinieri per determinare il limite di certe successioni. Viene proposto anche un esercizio in cui la successione non ammette limite, esplicitando due sottosuccessione che ammettono limiti diversi.

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Autori e revisori dell’articolo

Mostra autori e revisori.

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Introduzione

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In questa dispensa sono presentati esercizi dedicati al calcolo dei limiti di varie successioni. Gli esercizi coprono una vasta gamma di casi e situazioni, permettendo di esplorare vari aspetti del tema. Inoltre, è fornito un richiamo alla teoria fondamentale necessaria per affrontare questi problemi. Per una comprensione approfondita e completa della teoria, si consiglia di consultare le pagine specifiche Criterio del rapporto, Numero di Nepero, Successioni monotone, Successioni di Cauchy dedicata agli argomenti teorici.

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Richiami di teoria

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Definizione 1.1  (successione).Una successione \{a_n\}_{n \in \mathbb{N}} a valori reali è una funzione

(1)   \begin{align*} 			a \colon \mathbb{N} 	& 	\to \mathbb{R}\\ 			n 					& 	\mapsto a_n=a(n) 		\end{align*}

Solitamente, l’immagine a(n) viene indicata col simbolo a_n ed è detta termine n-esimo della successione. Quando non vi sia possibilità di equivoco, una successione si denoterà semplicemente indicando il suo termine generale a_n.

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Definizione 1.2  (successioni monotone). Sia \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} una successione a valori in \mathbb{R}. Diremo che

  • \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} è crescente se a_{n+1}\geq a_n\qquad\forall n\in\mathbb{N}.
  • \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} è strettamente crescente se a_{n+1}> a_n\qquad\forall n\in\mathbb{N}.
  • \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} è decrescente se a_{n+1}\leq a_n\qquad\forall n\in\mathbb{N}.
  • \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} è strettamente decrescente se a_{n+1}< a_n\qquad\forall n\in\mathbb{N}.
  • La successione \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} è detta monotona se rientra in uno dei casi precedenti.

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    Definizione 1.3  (limiti di successioni). Sia a_n una successione reale e sia \ell \in \overline{\mathbb{R}}, dove \overline{\mathbb{R}}=\mathbb{R}\cup\{\pm\infty\}. Si dice che a_n ha limite \ell oppure tende a \ell se, per ogni intorno I di \ell, esiste N \in \mathbb{N} tale che

    (2)   \begin{equation*} 			a_n \in I 			\qquad 			\forall n \geq N. 		\end{equation*}

    In tal caso si scrive

    (3)   \begin{equation*} 			\lim_{n \to + \infty} a_n=\ell 			\qquad 			\text{oppure} 			\qquad 			a_n \xrightarrow[n \to + \infty]{} \ell 			\qquad 			\text{oppure} 			\qquad 			a_n \to \ell. 		\end{equation*}

        \[\,\]

    1. Se \ell \in \mathbb{R}, a_n si dice convergente a \ell. Se \ell=0, a_n si dice anche infinitesima .
    2. Se \ell \in \{-\infty,+\infty\}, a_n si dice divergente a \ell.

    Le successioni convergenti o divergenti si dicono regolari , mentre le successioni che non ammettono limite si dicono non regolari.

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    Teorema 1.4.  (unicità del limite). Sia \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} una successione tale che

        \begin{equation*} 			\lim_{n\to+\infty}a_n=\ell \in \overline{\mathbb{R}};  		\end{equation*}

    allora tale limite è unico.

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        \[\,\]

    Teorema 1.5  (prodotto di successioni limitate per infinitesime). Siano \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} e \{b_n\}_{n\in\mathbb{N}} due successioni tali che

        \begin{equation*} 			\lim_{n \rightarrow +\infty} a_n=0 		\end{equation*}

    e b_n limitata. Allora

        \begin{equation*} 			\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n\cdot b_n=0. 		\end{equation*}

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    Teorema 1.6  (del confronto). Siano a_n, b_n, c_n successioni, si supponga che esista N_1\in\mathbb{N} tale che

    (4)   \begin{equation*} 			a_n \leq b_n \leq c_n, \;\;\; \forall n \geq N_1 		\end{equation*}

    e che valga

        \[\lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} c_n  = \ell \in \mathbb{R}.\]

    Allora

        \[\lim_{n \to \infty} b_n  = \ell .\]

        \[\,\]

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    Teorema 1.7  (del confronto: \ell=\pm \infty). Siano \{a_n\}_{n \in \mathbb{N}},\{b_n\}_{n \in \mathbb{N}} due successioni e supponiamo che esista N_1 \in \mathbb{N} tale che

    (5)   \begin{equation*} 			a_n \leq b_n 			\qquad 			\forall n \geq N_1. 		\end{equation*}

        \[\,\]

    1. Se a_n \to +\infty, allora b_n \to + \infty.
    2. Se b_n \to - \infty, allora a_n \to - \infty.

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    Proposizione 1.8.  Si ha

    (6)   \begin{equation*} 			\lim_{n \to +\infty}\left (1+\frac{x}{n}\right )^n=e^x 			\qquad 			\forall x \in \mathbb{R}. 		\end{equation*}

    Inoltre, se x>0, la successione \left (1+\frac{x}{n}\right )^n è crescente.

        \[\,\]

        \[\,\]

    Teorema 1.9  (criterio del rapporto). Sia \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} una successione a termini positivi tale che

        \begin{equation*} 			\lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{a_{n+1}}{a_n}=\ell. 		\end{equation*}

    Allora

        \[\,\]

    1. se \ell>1 si ha che

          \[\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n=+\infty,\]

    2. se \ell<1 si ha che

          \[\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n=0.\]

        \[\,\]

        \[\,\]

    Teorema 1.10  (criterio della radice). Sia \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} una successione a termini positivi tale che

        \begin{equation*} 			\lim_{n \rightarrow +\infty} \sqrt[n]{a_n}=\ell. 		\end{equation*}

    Allora

        \[\,\]

    1. se \ell>1 si ha che

          \[\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n=+\infty,\]

    2. se \ell<1 si ha che

          \[\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n=0.\]

        \[\,\]

        \[\,\]

    Definizione 1.11.  (successioni asintotiche). Due successioni \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} e \{b_n\}_{n\in\mathbb{N}} di numeri reali con b_n\neq 0 definitivamente, si dicono asintotiche se

        \begin{equation*} 			\lim_{n \rightarrow +\infty}\frac{a_n}{b_n}=1. 		\end{equation*}

    In tal caso scriverempo che a_n\sim b_n per n\rightarrow +\infty.

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        \[\,\]

    Teorema 1.12  (proprietà delle successioni asintotiche). Siano \{a_n\}_{n\in\mathbb{N}} e \{b_n\}_{n\in\mathbb{N}} due successioni; allora valgono le seguenti proprietà:

        \[\,\]

    1. se a_n\sim b_n e \displaystyle\lim_{n \rightarrow +\infty}b_n=\ell\in\mathbb{R}, allora \displaystyle\lim_{n \rightarrow +\infty}a_n=\ell\in\mathbb{R}.
    2. Se a_n\sim b_n e b_n\sim c_n, allora a_n\sim c_n.
    3. (Principio di sostituzione) Siano a_n, b_n, c_n\neq 0 definitivamente; se a_n\sim b_n, allora si ha

          \begin{equation*} 				a_n\cdot c_n\sim b_n\cdot c_n,\qquad\frac{a_n}{c_n}\sim \frac{b_n}{c_n},\qquad\frac{c_n}{a_n}\sim\frac{c_n}{b_n}. 			\end{equation*}

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    Testi degli esercizi

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    Esercizio 1  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (7)   \begin{equation*} \left(1+\frac{1}{3n}\right)^{2n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{1}{3n}\right)^{2n}  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{1}{3n}\right)^{\frac{3}{3} \cdot 2n} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left[\left(1 + \frac{1}{3n}\right)^{3n}\right]^{2/3} \\ &= e^{2/3} = \sqrt[3]{e^2}. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 2  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (8)   \begin{equation*} \frac{2^n-3^n}{1+3^n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{2^n-3^n}{1+3^n}= \lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\displaystyle 	3^n\left(\frac{2^n}{3^n}-1\right)}{\displaystyle 	3^n\left(\frac{1}{3^n}+1\right)}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\displaystyle 	\left(\frac{2}{3}\right)^n-1}{\displaystyle \frac{1}{3^n}+1}=-1.\]

        \[\,\]

    Esercizio 3  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (9)   \begin{equation*} \frac{\sqrt{n}-n+n^2}{2n^2-n^{3/2}+1}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\sqrt{n}-n+n^2}{2n^2-n^{3/2}+1}= \lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^2(1+o(1))}{2n^2(1+o(1))}=\frac{1}{2}.\]

        \[\,\]

    Esercizio 4  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (10)   \begin{equation*} \frac{1+\log n}{\sqrt{n}-\log n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{1 + \log n}{\sqrt{n} - \log n} &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{\displaystyle \log n \left(1+\frac{1}{\log n} \right)}{\displaystyle \sqrt n \left(1-\frac{\log{n}}{\sqrt{n}} \right)} =0,\]

    poiché \sqrt{n} è un infinito di ordine superiore rispetto a \log n.

        \[\,\]

    Esercizio 5  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (11)   \begin{equation*} (-1)^n\frac{n}{n^2+1} \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}(-1)^n\frac{n}{n^2+1}= \lim_{n\rightarrow+\infty}(-1)^n\frac{n(1+o(1))}{n^2(1+o(1))}= \lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{(-1)^n}{n}(1+o(1))=0.\]

        \[\,\]

    Esercizio 6  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (12)   \begin{equation*} \left(1+\frac{k}{n}\right)^{hn},\ \forall\ k,h\in\mathbb{R}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{k}{n}\right)^{hn}  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{1}{k^{-1}n}\right)^{hn} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{1}{k^{-1}n}\right)^{k^{-1}n \cdot kh} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left[\left(1 + \frac{1}{k^{-1}n}\right)^{k^{-1}n}\right]^{kh} \\ &= e^{kh}. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 7  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (13)   \begin{equation*} \sqrt[n]{2^n+3^n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

    Raccogliendo 3^n si ha

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\sqrt[n]{2^n+3^n}= \lim_{n\rightarrow+\infty} \sqrt[n]{3^n}\cdot\sqrt[n]{\left(\frac{2}{3}\right)^n+1}=3\lim_{n\rightarrow+\infty}\sqrt[n]{1+o(1)}=3.\]

        \[\,\]

    Esercizio 8  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (14)   \begin{equation*} \left(\frac{n+3}{n+1}\right)^n. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\frac{n+3}{n+1}\right)^n  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\frac{n+1+2}{n+1}\right)^n \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 + \frac{2}{n+1}\right)^n \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left[\left(1 + \frac{2}{n+1}\right)^{n+1}\right]^{\frac{n}{n+1}} \\ &= (e^2)^1 = e^2. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 9  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (15)   \begin{equation*} \left(\frac{n-1}{n}\right)^{n^2}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\frac{n-1}{n}\right)^{n^2}  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(1 - \frac{1}{n}\right)^{n^2} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left[\left(1 + \frac{-1}{n}\right)^{n}\right]^{\frac{n^2}{n}} \\ &= (e^{-1})^{+\infty} = e^{-\infty} = 0. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 10  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (16)   \begin{equation*} \frac{\log(n+1)}{\log n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\log(n+1)}{\log n}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\log(n)+\log(1+1/n)}{\log n}=1+\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{\log(1+1/n)}{\log n}=1.\]

     

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    Ottieni il documento contenente 50 esercizi svolti sui limiti di successione.

     

    Esercizio 11  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (17)   \begin{equation*} \frac{n+\sin n}{\log n+\cos n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

    Le successioni \sin n,\cos n sono entrambe limitate e non ammettono limite per n tendente all’infinito. Tuttavia

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n+\sin n}{\log n+\cos n}= \lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n\left(1+\frac{\sin n}{n}\right)}{\log n\left(1+\frac{\cos n}{\log n}\right)}=+\infty,\]

    in quanto n cresce più velocemente del logaritmo.

        \[\,\]

    Esercizio 12  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (18)   \begin{equation*} \frac{n^7-1}{n^6+1}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^7-1}{n^6+1}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^7(1+o(1))}{n^6(1+o(1))}=\lim_{n\rightarrow+\infty} n(1+o(1))=+\infty\]

        \[\,\]

    Esercizio 13  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (19)   \begin{equation*} \frac{4^n-2^n}{4^n+2^n}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{4^n-2^n}{4^n+2^n}=\lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{2^{2n}-2^n}{2^{2n}+2^n}= \lim_{x\rightarrow+\infty}\frac{2^{2n}(1-1/2^n)}{2^{2n}(1+1/2^n)}=1.\]

        \[\,\]

    Esercizio 14  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (20)   \begin{equation*} \frac{n^2\sin n+3n^2}{1+n^3}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

    Osserviamo che, posto a_n=\frac{n^2\sin n+3n^2}{1+n^3},

        \[|n^2\sin n+3n^2|=n^2\cdot|\sin n+3|=n^2(|\sin n|+3)\leq 4n^2,\]

    e quindi

        \[-\frac{4n^2}{1+n^3}\leq\frac{n^2\sin n+3n^2}{1+n^3}\leq\frac{4n^2}{1+n^3}.\]

    Dal momento che

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{4n^2}{1+n^3}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{4n^2}{n^3(1+o(1))}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{4}{n(1+o(1))}=0,\]

    segue, dal teorema del confronto, che

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^2\sin n+3n^2}{1+n^3}=0.\]

        \[\,\]

    Esercizio 15  (\bigstar\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (21)   \begin{equation*} [1+(-1)^n]n^2 \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

    Indichiamo con a_n=[1+(-1)^n]n^2: allora

        \[n=2h\implies a_{2h}=[1+(-1)^{2h}](2h)^2=[1+1]\cdot 4h^2=8h^2\geq 0,\]

        \[n=2h+1\implies a_{2h+1}=[1+(-1)^{2h+1}](2h+1)^2=[1-1](2h+1)^2=0.\]

    Ma allora

        \[\lim_{h\rightarrow+\infty} a_{2h}=+\infty,\qquad \lim_{h\rightarrow+\infty} a_{2h+1}=0,\]

    e quindi il limite non esiste.

        \[\,\]

    Esercizio 16  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (22)   \begin{equation*} \sqrt[3]{\frac{(3-\sqrt{n})(\sqrt{n}+2)}{8n-2}}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \sqrt[3]{\frac{(3 - \sqrt{n})(\sqrt{n} + 2)}{8n - 2}}  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \sqrt[3]{\frac{6 + \sqrt{n} - n}{8n - 2}} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \sqrt[3]{\frac{-n(1+o(1))}{8n(1+o(1))}} \\ &= \sqrt[3]{\frac{-1(1+o(1))}{8(1+o(1))}} \\ &= -\frac{1}{2}. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 17  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (23)   \begin{equation*} \frac{n(n+2)}{n+1}-\frac{n^3}{n^2+1}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\left(\frac{n(n+2)}{n+1}-\frac{n^3}{n^2+1}\right)= \lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^2(1+o(1))}{n(1+o(1))}-\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{n^3(1+o(1))}{n(1+o(1))}=\infty-\infty,\]

    che è una forma indeterminata. Si osservi tuttavia che

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\frac{n(n+2)}{n+1} - \frac{n^3}{n^2 + 1}\right)  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{(n^2 + 2n)(n^2 + 1) - n^3 (n + 1)}{(n + 1)(n^2 + 1)} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{n^4 + 2n^3 + n^2 + 2n - n^4 - n^3}{(n + 1)(n^2 + 1)} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{n^3(1+o(1))}{n^3(1+o(1))} \\ &= 1. \end{aligned} \]

        \[\,\]

    Esercizio 18  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (24)   \begin{equation*} n\cdot 2^n+\cos(n^2). \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

    Poniamo a_n=n\cdot 2^n+\cos(n^2). Allora, essendo \cos(\alpha)\geq -1,

        \[a_n=n\cdot 2^n+\cos(n^2)\geq n\cdot 2^n-1\rightarrow +\infty,\]

    per n\rightarrow+\infty. Segue che

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty} a_n=+\infty,\]

    per confronto.

        \[\,\]

    Esercizio 19  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (25)   \begin{equation*} \frac{3n^2-5n}{5n^2+2n-6}. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{3n^2-5n}{5n^2+2n-6}=\lim_{n\rightarrow+\infty}\frac{3n^2(1+o(1))}{5n^2(1+o(1))}=\frac{3}{5}.\]

        \[\,\]

    Esercizio 20  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (26)   \begin{equation*}  n^3+(-1)^n n^2. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}(n^3+(-1)^n n^2)=\lim_{n\rightarrow+\infty}n^3\left(1+\frac{(-1)^n}{n}\right)=\lim_{n\rightarrow+\infty}n^3(1+o(1))=+\infty.\]

        \[\,\]

    Esercizio 21  (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (27)   \begin{equation*}  \left(\frac{2n-3}{3n+7}\right)^4. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[\lim_{n\rightarrow+\infty}\left(\frac{2n-3}{3n+7}\right)^4= \lim_{n\rightarrow+\infty}\left(\frac{2n}{3n}\right)^4(1+o(1))=\frac{16}{81}.\]

        \[\,\]

    Esercizio 22  (\bigstar\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Determinare il limite della seguente successione:

    (28)   \begin{equation*}  \sqrt{n^2+n}-n. \end{equation*}

        \[\,\]

    Svolgimento.

        \[ \begin{aligned} \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\sqrt{n^2 + n} - n\right)  &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \left(\sqrt{n^2 + n} - n\right) \cdot \frac{\sqrt{n^2 + n} + n}{\sqrt{n^2 + n} + n} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{n^2 + n - n^2}{\sqrt{n^2 + n} + n} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{n}{n \sqrt{1 + 1/n} + n} \\ &= \lim_{n \rightarrow +\infty} \frac{n(1+o(1))}{2n(1+o(1))} \\ &= \frac{1}{2}. \end{aligned} \]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

        \[\,\]

    Tutta la teoria di analisi matematica

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    1. Teoria Insiemi
    2. Il metodo della diagonale di Cantor
    3. Logica elementare
    4. Densità dei numeri razionali nei numeri reali
    5. Insiemi Numerici \left(\mathbb{N},\, \mathbb{Z},\, \mathbb{Q}\right)
    6. Il principio di induzione
    7. Gli assiomi di Peano
    8. L’insieme dei numeri reali: costruzione e applicazioni
    9. Concetti Fondamentali della Retta Reale: Sintesi Teorica
    10. Costruzioni alternative di \mathbb{R}
    11. Binomio di Newton
    12. Spazi metrici, un’introduzione
    13. Disuguaglianza di Bernoulli
    14. Disuguaglianza triangolare
    15. Teoria sulle funzioni
    16. Funzioni elementari: algebriche, esponenziali e logaritmiche
    17. Funzioni elementari: trigonometriche e iperboliche
    18. Funzioni goniometriche: la guida essenziale
    19. Teorema di Bolzano-Weierstrass per le successioni
    20. Criterio del rapporto per le successioni
    21. Definizione e proprietà del numero di Nepero
    22. Limite di una successione monotona
    23. Successioni di Cauchy
    24. Il teorema ponte
    25. Teoria sui limiti
    26. Simboli di Landau
    27. Funzioni continue – Teoria
    28. Il teorema di Weierstrass
    29. Il teorema dei valori intermedi
    30. Il teorema della permanenza del segno
    31. Il teorema di Heine-Cantor
    32. Il teorema di esistenza degli zeri
    33. Il metodo di bisezione
    34. Teorema ponte versione per le funzioni continue
    35. Discontinuità di funzioni monotone
    36. Continuità della funzione inversa
    37. Teorema delle contrazioni o Teorema di punto fisso di Banach-Caccioppoli
    38. Teoria sulle derivate
    39. Calcolo delle derivate: la guida pratica
    40. Teoria sulle funzioni convesse
    41. Il teorema di Darboux
    42. I teoremi di de l’Hôpital
    43. Teorema di Fermat
    44. Teoremi di Rolle e Lagrange
    45. Il teorema di Cauchy
    46. Espansione di Taylor: teoria, esempi e applicazioni pratiche
    47. Polinomi di Taylor nei limiti: istruzioni per l’uso
    48. Integrali definiti e indefiniti
    49. Teorema fondamentale del calcolo integrale (approfondimento)
    50. Integrali ricorsivi
    51. Formule del trapezio, rettangolo e Cavalieri-Simpson
    52. Teoria sugli integrali impropri
    53. Funzioni integrali – Teoria
    54. Introduzione ai numeri complessi – Volume 1 (per un corso di ingegneria — versione semplificata)
    55. Introduzione ai numeri complessi – Volume 1 (per un corso di matematica o fisica)
    56. Serie numeriche: la guida completa
    57. Successioni di funzioni – Teoria
    58. Teoremi sulle successioni di funzioni
      1. 58a. Criterio di Cauchy per la convergenza uniforme
      2. 58b. Limite uniforme di funzioni continue
      3. 58c. Passaggio al limite sotto il segno di integrale
      4. 58d. Limite uniforme di funzioni derivabili
      5. 58e. Piccolo teorema del Dini
      6. 58f. Procedura diagonale e teorema di Ascoli-Arzela
    59. Serie di funzioni – Teoria
    60. Serie di potenze – Teoria
    61. Serie di Fourier – Teoria e applicazioni
    62. Integrali multipli — Parte 1 (teoria)
    63. Integrali multipli — Parte 2 (teoria e esercizi misti)
    64. Regola della Catena — Teoria ed esempi.
    65. Jacobiano associato al cambiamento di coordinate sferiche
    66. Guida ai Massimi e Minimi: Tecniche e Teoria nelle Funzioni Multivariabili
    67. Operatore di Laplace o Laplaciano
    68. Teoria equazioni differenziali
    69. Equazione di Eulero
    70. Teoria ed esercizi sulla funzione Gamma di Eulero
    71. Teoria ed esercizi sulla funzione Beta
    72. Approfondimento numeri complessi
    73. Diverse formulazioni dell’assioma di completezza
    74. Numeri di Delannoy centrali
    75. Esercizi avanzati analisi

     
     

    Tutte le cartelle di Analisi Matematica

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    1. Prerequisiti di Analisi
      1. Ripasso algebra biennio liceo
      2. Ripasso geometria analitica
      3. Ripasso goniometria e trigonometria
      4. Errori tipici da evitare
      5. Insiemi numerici N,Z,Q,R
      6. Funzioni elementari
      7. Logica elementare
      8. Insiemi
    2. Successioni
      1. Teoria sulle Successioni
      2. Estremo superiore e inferiore
      3. Limiti base
      4. Forme indeterminate
      5. Limiti notevoli
      6. Esercizi misti Successioni
      7. Successioni per ricorrenza
    3. Funzioni
      1. Teoria sulle funzioni
      2. Verifica del limite in funzioni
      3. Limite base in funzioni
      4. Forme indeterminate in funzioni
      5. Limiti notevoli in funzioni
      6. Calcolo asintoti
      7. Studio di funzione senza derivate
      8. Dominio di una funzione
      9. Esercizi misti Funzioni
      10. Esercizi misti sui Limiti
    4. Funzioni continue-lipschitziane-holderiane
      1. Teoria sulle Funzioni continue-lipschitziane-holderiane
      2. Continuità delle funzioni
      3. Continuità uniforme
      4. Teorema degli zeri
      5. Esercizi sul teorema di Weierstrass senza l’uso delle derivate
    5. Calcolo differenziale
      1. Derivate
      2. Calcolo delle derivate
      3. Retta tangente nel calcolo differenziale
      4. Punti di non derivabilità nel calcolo differenziale
      5. Esercizi sul teorema di Weierstrass con l’uso delle derivate
      6. Studio di funzione completo nel calcolo differenziale
      7. Esercizi teorici nel calcolo differenziale
      8. Metodo di bisezione
      9. Metodo di Newton
    6. Teoremi del calcolo differenziale
      1. Teoria sui Teoremi del calcolo differenziale
      2. Teorema di Rolle
      3. Teorema di Lagrange
      4. Teorema di Cauchy
      5. Teorema di De L’Hôpital
    7. Calcolo integrale
      1. Integrale di Riemann
      2. Integrali immediati
      3. Integrale di funzione composta
      4. Integrali per sostituzione
      5. Integrali per parti
      6. Integrali di funzione razionale
      7. Calcolo delle aree
      8. Metodo dei rettangoli e dei trapezi
      9. Esercizi Misti Integrali Indefiniti
      10. Esercizi Misti Integrali Definiti
    8. Integrali impropri
      1. Teoria Integrali impropri
      2. Carattere di un integrale improprio
      3. Calcolo di un integrale improprio
    9. Espansione di Taylor
      1. Teoria Espansione di Taylor
      2. Limiti di funzione con Taylor
      3. Limiti di successione con Taylor
      4. Stime del resto
    10. Funzioni integrali (Approfondimento)
      1. Teoria Funzioni integrali (Approfondimento)
      2. Studio di funzione integrale
      3. Limiti con Taylor e De L’Hôpital
      4. Derivazione di integrali parametrici (Tecnica di Feynmann)
    11. Numeri Complessi
      1. Teoria Numeri complessi
      2. Espressioni con i numeri complessi
      3. Radice di un numero complesso
      4. Equazioni con i numeri complessi
      5. Disequazioni con i numeri complessi
      6. Esercizi misti Numeri complessi
    12. Serie numeriche
      1. Teoria Serie numeriche
      2. Esercizi Serie a termini positivi
      3. Esercizi Serie a termini di segno variabile
      4. Esercizi Serie geometriche e telescopiche
    13. Successioni di funzioni
      1. Teoria Successioni di funzioni
      2. Esercizi Successioni di funzioni
    14. Serie di funzioni
      1. Teoria Serie di funzioni
      2. Esercizi Serie di funzioni
    15. Serie di potenze
      1. Teoria Serie di potenze
      2. Esercizi Serie di potenze
    16. Serie di Fourier
      1. Teoria Serie di Fourier
      2. Esercizi Serie di Fourier
    17. Trasformata di Fourier
      1. Teoria Trasformata di Fourier
      2. Esercizi Trasformata di Fourier
    18. Funzioni di più variabili
      1. Teoria Funzioni di più variabili
      2. Massimi e minimi liberi e vincolati
      3. Limiti in due variabili
      4. Integrali doppi
      5. Integrali tripli
      6. Integrali di linea di prima specie
      7. Integrali di linea di seconda specie
      8. Forme differenziali e campi vettoriali
      9. Teorema di Gauss-Green
      10. Integrali di superficie
      11. Flusso di un campo vettoriale
      12. Teorema di Stokes
      13. Teorema della divergenza
      14. Campi solenoidali
      15. Teorema del Dini
    19. Equazioni differenziali lineari e non lineari
      1. Teoria equazioni differenziali lineari e non lineari
      2. Equazioni differenziali lineari e non lineari del primo ordine omogenee
    20. Equazioni differenziali lineari
      1. Del primo ordine non omogenee
      2. Di ordine superiore al primo,a coefficienti costanti,omogenee
      3. Di ordine superiore al primo,a coefficienti costanti,non omogenee
      4. Di Eulero,di Bernoulli,di Clairaut,di Lagrange e di Abel
      5. Non omogenee avente per omogenea associata un’equazione di Eulero
      6. Sistemi di EDO
    21. Equazioni differenziali non lineari
      1. A variabili separabiliO
      2. A secondo membro omogeneo
      3. Del tipo y’=y(ax+by+c)
      4. Del tipo y’=y(ax+by+c)/(a’x+b’y+c’)
      5. Equazioni differenziali esatte
      6. Mancanti delle variabili x e y
      7. Cenni sullo studio di un’assegnata equazione differenziale non lineare
      8. Di Riccati
      9. Cambi di variabile: simmetrie di Lie
    22. Analisi complessa
      1. Fondamenti
      2. Funzioni olomorfe
      3. Integrale di Cauchy e applicazioni
      4. Teorema della curva di Jordan e teorema fondamentale dell’Algebra
      5. Teorema di inversione di Lagrange
      6. Teorema dei Residui
      7. Funzioni meromorfe
      8. Prodotti infiniti e prodotti di Weierstrass
      9. Continuazione analitica e topologia
      10. Teoremi di rigidità di funzioni olomorfe
      11. Trasformata di Mellin
    23. Equazioni alle derivate parziali
      1. Equazioni del primo ordine
      2. Equazioni del secondo ordine lineari
      3. Equazioni non-lineari
      4. Sistemi di PDE
    24. Funzioni speciali
      1. Funzione Gamma di Eulero
      2. Funzioni Beta,Digamma,Trigamma
      3. Integrali ellittici
      4. Funzioni di Bessel
      5. Funzione zeta di Riemann e funzioni L di Dirichlet
      6. Funzione polilogaritmo
      7. Funzioni ipergeometriche
    25. Analisi funzionale
      1. Misura e integrale di Lebesgue
      2. Spazi Lp,teoremi di completezza e compattezza
      3. Spazi di Hilbert,serie e trasformata di Fourier
      4. Teoria e pratica dei polinomi ortogonali
      5. Spazi di Sobolev
    26. Complementi
      1. Curiosità e approfondimenti
      2. Compiti di analisi
      3. Esercizi avanzati analisi
    27. Funzioni Convesse

     
     

    Tutti gli esercizi di geometria

    In questa sezione vengono raccolti molti altri esercizi che coprono tutti gli argomenti di geometria proposti all’interno del sito con lo scopo di offrire al lettore la possibilità di approfondire e rinforzare le proprie competenze inerenti a tali argomenti.

    Strutture algebriche.





     
     

    Risorse didattiche aggiuntive per approfondire la matematica

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    • Math Stack Exchange – Parte della rete Stack Exchange, questo sito è un forum di domande e risposte specificamente dedicato alla matematica. È una delle piattaforme più popolari per discutere e risolvere problemi matematici di vario livello, dall’elementare all’avanzato.
    • Art of Problem Solving (AoPS) – Questo sito è molto noto tra gli studenti di matematica di livello avanzato e i partecipanti a competizioni matematiche. Offre forum, corsi online, e risorse educative su una vasta gamma di argomenti.
    • MathOverflow – Questo sito è destinato a matematici professionisti e ricercatori. È una piattaforma per domande di ricerca avanzata in matematica. È strettamente legato a Math Stack Exchange ma è orientato a un pubblico con una formazione più avanzata.
    • PlanetMath – Una comunità collaborativa di matematici che crea e cura articoli enciclopedici e altre risorse di matematica. È simile a Wikipedia, ma focalizzata esclusivamente sulla matematica.
    • Wolfram MathWorld – Una delle risorse online più complete per la matematica. Contiene migliaia di articoli su argomenti di matematica, creati e curati da esperti. Sebbene non sia un forum, è una risorsa eccellente per la teoria matematica.
    • The Math Forum – Un sito storico che offre un’ampia gamma di risorse, inclusi forum di discussione, articoli e risorse educative. Sebbene alcune parti del sito siano state integrate con altri servizi, come NCTM, rimane una risorsa preziosa per la comunità educativa.
    • Stack Overflow (sezione matematica) – Sebbene Stack Overflow sia principalmente noto per la programmazione, ci sono anche discussioni rilevanti di matematica applicata, specialmente nel contesto della scienza dei dati, statistica, e algoritmi.
    • Reddit (r/Math) – Un subreddit popolare dove si possono trovare discussioni su una vasta gamma di argomenti matematici. È meno formale rispetto ai siti di domande e risposte come Math Stack Exchange, ma ha una comunità attiva e molte discussioni interessanti.
    • Brilliant.org – Offre corsi interattivi e problemi di matematica e scienza. È particolarmente utile per chi vuole allenare le proprie capacità di problem solving in matematica.
    • Khan Academy – Una risorsa educativa globale con lezioni video, esercizi interattivi e articoli su una vasta gamma di argomenti di matematica, dalla scuola elementare all’università.






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