第一章 第二节 数列的教限 数列极限的定义 二、收敛数列的性质 三、极限存在准则 等HIGH EDUCATION PRESS
第一章 二 、收敛数列的性质 三 、极限存在准则 一、数列极限的定义 第二节 机动 目录 上页 下页 返回 结束 数列的极限
一、数列极限的定义 引例.设有半径为r的圆，用其内接正n边形的面积 An逼近圆面积S. 如图所示，可知 π An nr2 sin cos nn (n=3,4,5,…) 当n无限增大时，An无限逼近S刘徽割圆术， 数学语言描述Ve>0,3正整数N,当n>N时，总有 An-S <8 等HIGH EDUCATION PRESS 90C08 刘微目录上页下页返回结束
数学语言描述: r 一 、数列极限的定义 引例. 设有半径为 r 的圆 , 逼近圆面积 S . 如图所示 , 可知 n 当 n 无限增大时, 无限逼近 S (刘徽割圆术) , 0, 正整数N, 当 n > N 时, A − S n 用其内接正 n 边形的面积 总有 刘徽 目录 上页 下页 返回 结束
定义：自变量取正整数的函数称为数列，记作xn=f(n) 或{xn}.xn称为通项（一般项） 若数列{xn}及常数a有下列关系 Vs>0,3正数N,当n>N时，总有 xn -a N) 几何解释 即xn∈U(a,s) a-8 xw+axN+2 a+E (n>N) 等HIGH EDUCATION PRESS
定义: 自变量取正整数的函数称为数列, 记作 或 称为通项(一般项) . 若数列 及常数 a 有下列关系 : 当 n > N 时, 总有 记作 此时也称数列收敛 , 否则称数列发散 . 几何解释 : a − a + ( ) a − x a + n (n N ) 即 x (a, ) n (n N ) x a n n = → lim 或 x → a (n → ) n N+1 x N+2 x 则称该数列 的极限为 a , 机动 目录 上页 下页 返回 结束
123 n 例如，234 n+, Xn=-n →1(n→o) n+l 收 n 敛 =n+(-1)n-1 Xn=- →1(n→∞) n 2,4,8,…,2”,… xn=2”-→0(n→0) 发 1,-1,1,…,(-1)1, 散 n=(-1)n+1 趋势不定 等HIGH EDUCATION PRESS 8￡898
例如, , 1 , , 4 3 , 3 2 , 2 1 n + n +1 = n n xn →1 (n →) n n x n n 1 ( 1) − + − = →1 (n →) 2 , 4 , 8 , , 2 n , n n x = 2 → (n →) 1 ( 1) + = − n n x 趋势不定 收 敛 发 散 机动 目录 上页 下页 返回 结束
例1.已知xn=n+-1y” 证明数列{xm}的极限为1 n 证：xn-1 n+-1)”- 12 Ye>0,欲使xm-18 因此，取N=[],则当n>N时，就有 n+(-l)" 故 lim x lim- n+(-1) =1 1n->0 n-→0 等HIGH EDUCATION PRESS @90008 机动目录上页下页返回结束
例1. 已知 证明数列 的极限为1. 证: xn −1 = 1 ( 1) − + − n n n 0 , 欲使 即 只要 1 n 因此 , 取 ], 1 [ N = 则当 n N 时, 就有 − + − 1 ( 1) n n n 故 1 ( 1) lim lim = + − = → → n n x n n n n 机动 目录 上页 下页 返回 结束
例2.已知xm= 证明1imxn=0, (n+1)2 1n→00 1 证：xn-0= -0三 (n+12 (n+1)2n+1 V6∈(0,1)，欲使xn-0 n+1 取N=[-1],则当n>N时，就有xn-0<&, 故 imxn=lim（-ly =0 n→0 n-∞(n+1)2 也可由3-0= 说明：N与&有关，但不唯一 取 N=[6-1] 不一定取最小的N. 帝HIGH EDUCATION PRESS 周金0008
例2. 已知 证明 证: xn − 0 = 2 ( 1) 1 + = n 1 1 + n (0,1), 欲使 只要 , 1 1 n + 即 n 取 1], 1 = [ − N 则当 n N 时, 就有 − 0 , n x 故 0 ( 1) ( 1) lim lim 2 = + − = → → n x n n n n 故也可取 [ ] 1 N = 也可由 2 ( 1) 1 0 + − = n n x 1. 1 − N 与 有关, 但不唯一. 不一定取最小的 N . 说明: 取 1 1 = − N 机动 目录 上页 下页 返回 结束
例3.设q1+ In g 因此，取N= .Ins 1+ 则当n>N时，就有 n-1-0<e 故 lim g"1 =0 n-→c0 等HIGH EDUCATION PRESS
例3. 设 q 1, 证明等比数列 证: − 0 n x 欲使 只要 即 亦即 因此 , 取 + = q N ln ln 1 , 则当 n > N 时, 就有 − − 0 n 1 q 故 lim 0 1 = − → n n q . ln ln 1 q n + 的极限为 0 . 机动 目录 上页 下页 返回 结束
二、收敛数列的性质 D-u 1.收敛数列的极限唯一 aa+地b 证：用反证法.假设1imxn=a及lim=b,且aN,时， n-→o0 x,-a水k经8，从而xnN2时，有 n-→00 xn-b 取N=max{N1,N2},则当n>N时，xn满足的不等式 矛盾.故假设不真！因此收敛数列的极限必唯一 考HIGH EDUCATION PRESS 090C08 机动目录上页下页返回结束
− 2 3a b 2 2 b a n b a x a − − − − 二、收敛数列的性质 证: 用反证法. 及 且 a b. 取 因 lim x a, n n = → 故存在 N1 , 从而 2 a b n x + 同理, 因 lim x b, n n = → 故存在 N2 , 使当 n > N2 时, 有 2 a b n x + 1. 收敛数列的极限唯一. 使当 n > N1 时, 假设 2 2 b a n b a x b − − − − n a b x + 2 2 3b−a 从而 2 a b n x + 矛盾. 因此收敛数列的极限必唯一. 取N = maxN1 , N2 , 则当 n > N 时, 故假设不真 ! n x 满足的不等式 机动 目录 上页 下页 返回 结束
例4.证明数列xn=(-1)+1(n=1,2,…)是发散的 证：用反证法， 假设数列{xn}收敛，则有唯一极限a存在 取s=),则存在N,使当n>N时，有 a-z<xn<a+z a+ 但因x,交替取值1与-1，而此二数不可能同时落在 长度为1的开区间(a-,a+)内，因此该数5列发散 2 等HIGH EDUCATION PRESS
例4. 证明数列 是发散的. 证: 用反证法. 假设数列 xn 收敛 , 则有唯一极限 a 存在 . 取 , 2 1 = 则存在 N , 2 1 2 1 a − xn a + 但因 n x 交替取值 1 与－1 , ( , ) 2 1 2 1 a − a + 内, 而此二数不可能同时落在 长度为 1 的开区间 使当 n > N 时 , 有 因此该数列发散 . 机动 目录 上页 下页 返回 结束
2.收敛数列一定有界 证：设1mxn=a,取6=1，则3N,当n>N时，有 n-→00 xn一a<1,从而有 Xn (xn-a)+a xn-a+a<1+a 取 M=max,x1+a 则有 xn≤M(n=1,2,…) 由此证明收敛数列必有界 说明：此性质反过来不一定成立.例如 数列{(-1)1} 虽有界但不收敛 等HIGH EDUCATION PRESS 88898
2. 收敛数列一定有界. 证: 设 取 =1, 则 N , 当 n N 时, 从而有 xn − a + a 1+ a 取 M = max x1 , x2 , , xN , 1+ a 则有 x M ( n =1, 2 , ). n 由此证明收敛数列必有界. 说明: 此性质反过来不一定成立 . 例如, 1 ( 1) + − n 虽有界但不收敛 . x − a 1, n 有 数列 机动 目录 上页 下页 返回 结束