






수열의 극한 — 무한대로 발산하는 수열의 부호 방향
학생의 풀이 기록은 다음과 같았다.
문제: \(a_n=\dfrac{-3n^2+1}{n+2}\)의 극한을 구하여라.
풀이: 분자와 분모의 차수가 다르므로 절댓값이 계속 커진다. 따라서 \(\lim_{n\to\infty}a_n=+\infty\).
첫 줄에서 빠진 판단
절댓값이 커진다는 사실만으로 발산 방향이 결정되지는 않는다. 항의 부호가 양수로 유지되는지, 음수로 유지되는지를 먼저 확인해야 한다.
부호 확인
\(n\)은 자연수이므로 \(n+2>0\)이다. 또한 \(n\ge1\)에서 \(-3n^2+1<0\)이므로
\[ a_n=\frac{-3n^2+1}{n+2}<0 \]
이다. 따라서 항은 음수인 상태로 절댓값이 커진다.
크기와 방향 분리하기
최고차항을 이용하면
\[ a_n\sim\frac{-3n^2}{n}=-3n. \]
\(-3n\)은 \(n\)이 커질수록 음의 방향으로 끝없이 작아지므로
\[ \boxed{\lim_{n\to\infty}\frac{-3n^2+1}{n+2}=-\infty} \]
이다.
비슷한 식에 적용하기
예를 들어
\[ b_n=\frac{4n^3-2n}{n^2+1} \]
은 \(b_n\sim4n\)이므로 \(+\infty\)로 발산한다. 반대로
\[ c_n=\frac{-2n^4+5}{3n^2+n} \]
은 \(c_n\sim-\frac23n^2\)이므로 \(-\infty\)로 발산한다.
대전대성고등학교, 대전고등학교 등에서 수열의 극한을 풀이할 때도 먼저 최고차항으로 크기를 보고, 계수의 부호로 방향을 정하면 부호를 뒤바꾸는 실수를 줄일 수 있다. 선화동과외에서는 이 과정을 ‘크기 확인 → 부호 확인 → 발산 방향 결정’의 순서로 점검한다.