Question Number 192927 by 073 last updated on 31/May/23
Answered by aba last updated on 31/May/23
$$\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{m}} \approx\sqrt{\mathrm{2}\pi\mathrm{n}}\left(\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{e}}\right)^{\mathrm{n}} ×\mathrm{n}^{\mathrm{m}} \:\:\wedge\:\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)!\approx\sqrt{\mathrm{2}\pi\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)}\left(\frac{\mathrm{n}+\mathrm{m}}{\mathrm{e}}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{m}} }{\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)!}\approx\frac{\sqrt{\mathrm{2}\pi\mathrm{n}}}{\:\sqrt{\mathrm{2}\pi\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)}}×\frac{\mathrm{n}^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} }{\mathrm{e}^{\mathrm{n}} }×\frac{\mathrm{e}^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} }{\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{m}\:} } \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{m}} }{\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)!}\approx\frac{\sqrt{\mathrm{n}}}{\:\sqrt{\mathrm{n}+\mathrm{m}}}×\left(\frac{\mathrm{n}}{\mathrm{n}+\mathrm{m}}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} ×\mathrm{e}^{\mathrm{m}} \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{m}} }{\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)!}\approx\sqrt{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{n}+\mathrm{m}}}×\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{n}+\mathrm{m}}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} ×\mathrm{e}^{\mathrm{m}} \\ $$$$\underset{\mathrm{n}\rightarrow+\infty} {\mathrm{lim}}\frac{\mathrm{n}!\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{m}} }{\left(\mathrm{n}+\mathrm{m}\right)!}=\underset{\mathrm{n}\rightarrow+\infty} {\mathrm{lim}}\sqrt{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{n}+\mathrm{m}}}×\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{n}+\mathrm{m}}\right)^{\mathrm{n}+\mathrm{m}} ×\mathrm{e}^{\mathrm{m}} =\mathrm{1}×\mathrm{e}^{−\mathrm{m}} ×\mathrm{e}^{\mathrm{m}} =\mathrm{1} \\ $$$$ \\ $$
Answered by MM42 last updated on 31/May/23
$$\frac{{n}!\left({n}+\mathrm{1}\right)^{{m}} }{\left({n}+{m}\right)!}=\frac{{n}!\left({n}+\mathrm{1}\right)^{{m}} }{\left({n}+{m}\right)\left({n}+{m}−\mathrm{1}\right)…\left({n}+\mathrm{1}\right){n}!} \\ $$$$=\frac{{n}^{{m}} +{mn}^{{m}−\mathrm{1}} +…+\mathrm{1}}{{n}^{{m}} +\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+..+{m}\right){n}^{{m}−\mathrm{1}} +…+{m}!}\: \\ $$$$\Rightarrow{lim}_{{n}\rightarrow\infty} \:\frac{{n}!\left({n}+\mathrm{1}\right)^{{m}} }{\left({n}+{m}\right)!} \\ $$$$={lim}_{{n}\rightarrow\infty} \:\frac{{n}^{{m}} +{mn}^{{m}−\mathrm{1}} +…+\mathrm{1}}{{n}^{{m}} +\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}+..+{m}\right){n}^{{m}−\mathrm{1}} +…+{m}!}\:=\mathrm{1}\:\checkmark \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$