重要定理
数列极限的四则运算
若lim(an,n,inf)=a,lim(bn,n,inf)=b(意思是都有极限)
则有lim(an+bn,n,inf)=lim(an,n,inf)+lim(bn,n,inf) =a+b(减法和乘法也适应)
特别地,若C为常数lim(an+C,n,inf)=lim(an,n,inf)+lim(C,n,inf) =C*lim(an,n,inf) (因为常数极限等于常数本身)
对于除法:lim(an/bn,n,inf)=lim(an,n,inf)/lim(bn,n,inf) =a/b (要求B!=0)
但极限的四则运算不能推广到无限项:
比如lim(1/n+1/n+...+1/n(有n项),n,inf)=lim(1,n,inf)=1
小技巧:若证明两个数列存在极限,可以先不证明两个数列的极限存在,而是直接证明四则运算的数列存在极限,也就证明了原数列都存在极限(不一定能成功,因为可能其中之一没有极限)
重要公式:
lim(n^k/(n^m),n,inf)为原式
示例:
例一
lim((n^2-100n+4*n^0)/(3n^2-90*n +5*n^0),n,inf)
因为分子是形如n^k的指数函数,最高次幂为2,分母是形如n^m的指数函数,也为2.
所以只需要比较分子分母有最高次幂项的斜率,n^2的斜率为1,3n^2的斜率为2,又依据公式最高次幂相同时,函数极限为分子分母有最高次幂项的斜率的比值,所以,本题极限为:
1/3;
例二
lim((3n^(4/3)-n-1)/(4n^4-3*n^3 +n+1),n,inf)的极限为0.因为4>4/3 (也就是m>k的情况下,极限为0)
例三
例四
例五
两个重要定理
夹逼定理
若存在N0,当n>N0时有
an<cn<bn
且
lim(an,n,inf)=a
lim(bn,n,inf)=a ;
则数列{cn}收敛且
lim(cn,n,inf)=a
注:若一个数列有很多项相加或相乘,但是不能化简,不能用极限的四则运算时,可以尝试用夹逼定理。
例题
例一
lim((a^n+b^n+c^n)(1/n),n,inf) (a>=b>=c>0,常数)
例二
单调有界定理
若数列{an}单调递增有上界(a1<=a2<=a3....<=an<=...递增,存在常数M,对所有的n>N,都有an<=M,,称之为有上界;依据递增数列定义下界是a1)
则
{an}收敛。
反之若单调递减数列有下界,也是收敛的。
即{an}单调且有界,则{an}收敛。
注:定理条件可以减弱为:{an},当n>N0时,单调有界,则{an}收敛。
注二:若{an}是由递推关系式给出,或证明{an}收敛,并求极限,或者证明{an}收敛,或者不能用夹逼定理,尝试用单调有界定理。
特殊数列{(1+(1/n)^n) }的收敛性
所以原数列有上界,则原数列有极限
极限为e,要求记下来,非常重要
重要不等式
例题
一元二次方程求根公式
因为函数开口向上,所以当xn小于0点时,原函数小于0
单调有界定理及应用
例一
例二
子数列与子数列推论
某数列有极限当且仅当其全部子数列有极限且极限相等
因为nk是原数列的下标,k是子列中对应的项的下标。原数列的第2项,可能是子列的第1项,即nk=2时,k可能等于1. 但原数列的第1项不可能是子列的第2项,即nk=1时, k不可能等于2. 以此类推,所以nk>=k.
子数列推论
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