有一根长 $1$ 米且弹性能充分满足要求的绳子,
在绳子的一端有一个小虫(虫子本身的长度忽略不计).现在小虫沿着绳子爬行 $1$ 厘米,停下来.
我们把绳子拉长 $1$ 米(此时绳长为 $2$ 米),然后小虫再爬行 $1$ 厘米.我们再把绳子拉长 $1$ 米
(此时绳长为 $3$ 米),小虫接着又爬行 $1$ 厘米.依次下去,绳子每拉长 $1$ 米,小虫就再爬行 $1$ 厘米.
请问:小虫能爬到绳子的另一端吗?请对你的答案说明理由.
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
小虫能爬到绳子的另一端
【解析】
小虫爬行第 $n$ 次之后,绳长为 $100n$ 厘米,小虫距离起点的长度(单位:厘米)为\[
1\times\dfrac{2}{1}\times\dfrac{3}{2}\times\cdots\times\dfrac{n}{n-1}+
1\times\dfrac{3}{2}\times\dfrac{4}{3}\times\cdots\times\dfrac{n}{n-1}+\cdots+1=
n\left(1+\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}+\cdots+\dfrac{1}{n}\right).
\]因为\[
\displaystyle\lim_{n\to\infty}\left(1+\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}+\cdots+\dfrac{1}{n}\right)=+\infty,
\]所以存在正整数 $N$,使得\[
N\left(1+\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}+\cdots+\dfrac{1}{N}\right)>100N,
\]故小虫能爬到绳子的另一端.
答案 解析 备注
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