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数列と積分・極限の融合★★★高校 ・ 数II・B・C

調和数列の和の極限

nnnを自然数とし、Sn=∑k=n+12n1kS_n=\displaystyle\sum_{k=n+1}^{2n}\dfrac1kSn​=k=n+1∑2n​k1​ とする。(1) すべての自然数kkk(k≥2k\ge2k≥2)に対して、∫kk+1dxx<1k<∫k−1kdxx\displaystyle\int_k^{k+1}\dfrac{dx}{x}<\dfrac1k<\displaystyle\int_{k-1}^{k}\dfrac{dx}{x}∫kk+1​xdx​<k1​<∫k−1k​xdx​ が成り立つことを示せ。(2) (1)を用いてSnS_nSn​を自然対数を用いた式で評価し、lim⁡n→∞Sn\displaystyle\lim_{n\to\infty}S_nn→∞lim​Sn​を求めよ。

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