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Wie berechne ich den Grenzwert der Vektorfolge?

\( a_{n}=\left(\sum \limits_{k=1}^{n} \frac{2 k}{\sqrt{n^{4}+n^{2} k^{2}}}, \int \limits_{0}^{n} \frac{e^{x}}{e^{2 x}+1} d x\right)^{T} \)

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Hi,

erstmal kann man die Grenzwerte pro Vektorkomponente ausrechnen.

Die erste Komponente berechnet man wie folgt:

$$ \sum _{ k=1 }^{ n }{ \frac { 2k }{ \sqrt { { n }^{ 4 }+{ n }^{ 2 }{ k }^{ 2 } }  }  } $$ kann man umschreiben in $$ \sum_{k=1}^{n}{\frac{2\frac{k}{n}}{\sqrt{1+\left(\frac{k}{n}\right)^{2}}}}\frac{1}{n} $$

Für n gegen unendlich ist das die Riemannsumme des Integrals $$ \int _{ 0 }^{ 1 }{ \frac { 2x }{ \sqrt { 1+{ x }^{ 2 } }  }  } =2*(\sqrt{2}-1) $$ wenn man $$ x=\frac{k}{n} $$ und $$ dx=\frac{1}{n} $$ setzt.

Die zweite Komponente $$ \int _{ 0 }^{ n }{ \frac { { e }^{ x } }{ { e }^{ 2x }+1 } dx } $$ löst man durch die Substitution
$$ z=e^x $$ dann folgt $$ \int_{0}^{n}\frac{e^x}{e^{2x}+1}dx=\int_{1}^{e^n}\frac{1}{z^2+1}dx=atan(e^n)-atan(1) $$ Für n gegen unendlich gilt $$ atan(e^n)-atan(1)=\frac{\pi}{2}-\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{4} $$ Also ist das Ergebnis der Grenzwertbildung der Vektor $$ \left( \begin {matrix} 2*\left( \sqrt { 2 } -1 \right)  \\ \frac { \pi  }{ 4 } \end {matrix}\right)$$
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