數列極限

數列極限

數列的極限問題是我們學習的一個比較重要的部分,同時,極限的理論也是高等數學的基礎之一。數列極限的問題作為微積分的基礎概念,其建立與產生對微積分的理論有著重要的意義。

基本信息

基本概念

數列

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定義 若函式的定義域為全體正整數集合,則稱

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為數列。因正整數集的元素可按由小到大的順序排列,故數列也可寫作

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或可簡單地記為,其中稱為該數列的通項。

數列極限

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定義設為數列,a為定數。若對任給的正數,總存在正整數N,使得當時有

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則稱數列收斂於a,定數a稱為數列的極限,並記作

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若數列沒有極限,則稱不收斂,或稱發散。

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等價定義任給,若在(a-ε,a+ε)之外數列中的項至多只有有限個,則稱數列收斂於極限a。

幾何意義

當n>N時,所有的點xn都落在(a-ε,a+ε)內,只有有限個(至多只有N個)在其外,如右圖1

圖1 圖1

性質

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唯一性 若數列 收斂,則它只有一個極限。

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有界性 若數列 收斂,則 為有界數列,即存在正數 ,使得對一切正整數n有

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保號性 若 (或 ),則對 (或 ),存在正數N,使得當 時,有 (或 )。

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保不等式性 設 與 均為收斂數列。若存在正數 ,使得當 時有 ,則

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迫斂性 設收斂數列 , 都以a為極限,數列 滿足:

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存在正數 ,當 時有 則數列 收斂,且

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四則運算法則

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若 與 為收斂數列,則 , , 也都是收斂數列,且有

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若再假設 及 ,則 也是收斂數列,且有

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存在的條件

單調有界定理 在實數系中,單調有界數列必有極限。

緻密性定理 任何有界數列必有收斂的子列。

套用

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(1)求極限

解:

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(2)求極限

解:

因為

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所以,由迫斂性可得

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