<選填題>坐標平面上,\(x\)坐標與\(y\)坐標均為整數的點稱為格子點。令\(n\)為正整數,\(T_n\)為平面上以直線\(y=\frac{-1}{2n}x + 3\),以及\(x\)軸、\(y\)軸所圍成的三角形區域(包含邊界),而\(a_n\)為\(T_n\)上的格子點數目,則\(\lim_{n \to \infty}\frac{a_n}{n}=\)____。
答案
設 \( A(6n, 0) \)、\( B(0, 3) \),直線 \( AB \) 的方程為 \( y = -\frac{1}{2n}x + 3 \),\( T_n \) 是 \( \triangle OAB \) 內部(含邊界)的區域。
統計 \( T_n \) 內整數點的個數 \( a_n \):
- 當 \( y=0 \) 時,\( x \) 可取 \( 0 \sim 6n \),共 \( 6n+1 \) 個點;
- 當 \( y=1 \) 時,代入直線方程得 \( x \leq 4n \),故 \( x \) 可取 \( 0 \sim 4n \),共 \( 4n+1 \) 個點;
- 當 \( y=2 \) 時,代入得 \( x \leq 2n \),故 \( x \) 可取 \( 0 \sim 2n \),共 \( 2n+1 \) 個點;
- 當 \( y=3 \) 時,僅有 \( (0, 3) \),共 \( 1 \) 個點。
因此:
\[
a_n = (6n+1) + (4n+1) + (2n+1) + 1 = 12n + 4
\]
求極限:
\[
\lim_{n \to \infty} \frac{a_n}{n} = \lim_{n \to \infty} \frac{12n + 4}{n} = 12
\]
