Cómo mostrar el límite de (1 + a_n / n) ^ n = e ^ a si el límite de a_n = a cuando n se aproxima al infinito

Primero, por la continuidad del logaritmo natural, esto es equivalente a mostrar que [math] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} n \ ln (1 + a_n / n) = a. [/ Math] Since [math] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} a_n = a, [/ math] para suficientemente grande [math] n [/ math], sostiene que [math] | a_n – a | \ leq 1. [/ math]

Entonces, para [matemáticas] n> 2 (| a_n | +1), [/ matemáticas] sostiene que [matemáticas] | a_n / n | \ leq 1/2. [/ math] Ahora, cuando [math] | x | \ leq 1/2, [/ math] la función de registro natural está acotada por [math] x -x ^ 2/2 \ leq \ ln (1 + x) \ leq x, [/ math], que da [math] a_n – (1/2) a_n ^ 2 / n \ leq n \ ln (1 + a_n / n) \ leq a_n [/ math]. Como [matemáticas] n [/ matemáticas] va al infinito, tanto el límite superior como el inferior convergen a [matemáticas] a [/ matemáticas], por lo que el límite de [matemáticas] n \ ln (1 + a_n / n) [/ matemáticas ] también es [math] a [/ math].

[math] y_n = (1+ \ frac {a_n} {n}) ^ n [/ math] tomando [math] \ ln [/ math] dando:
[math] \ ln y_n = n \ ln (1+ \ frac {a_n} {n}) [/ math] teniendo límite tenemos:
[matemáticas] \ lim_ {n \ to \ infty} \ ln y_n = \ lim_ {n \ to \ infty} n \ ln (1+ \ frac {a_n} {n}) [/ math]
[math] = \ lim_ {n \ to \ infty} n \ ln (1+ \ frac {a} {n}) = [/ math] [math] \ lim_ {n \ to \ infty} \ ln (1+ \ frac {a} {n}) ^ n [/ math] así
[matemáticas] \ lim_ {n \ to \ infty} y_n = \ lim_ {n \ to \ infty} (1+ \ frac {a} {n}) ^ n = e ^ a [/ math] donde usamos la continuidad de la función ln

Lo sabemos:
[matemáticas] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} (1+ \ frac {1} {n}) ^ n = e [/ matemáticas]

Podemos intentar usar [math] \ frac {a_n} {n} [/ math] para reemplazar [math] \ frac {1} {n} [/ math]. Entonces tenemos:

[matemáticas] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} (1+ \ frac {a_n} {n}) ^ n = [/ matemáticas]

[matemáticas] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} ((1+ \ frac {a_n} {n}) ^ {\ frac {n} {a_n}}) ^ {a_n} = [/ math]

[matemáticas] \ lim_ {n \ rightarrow \ infty} e ^ {a_n} = e ^ a [/ math]

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