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时间:2018-09-11
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1、求数列极限的方法摘要极限论是数学分析的基础,它从方法上表现了高等数学与初等数学的不同。极限研究的是变量在变化过程中的趋势问题。数学分析中所讨论的极限大体上分为两类:一类是数列的极限,一类是函数的极限。两类极限在本质上是相同的,在形式上数列极限是函数极限的特例。本文主要研究数列极限。在求数列极限的过程中,必然以相关的概念、定理及公式为依据,并借助一些重要的方法和技巧。关键词:极限、数列1、预备知识数列极限:设是一数列,如果存在常数,当n无限增大时,无限接近(或趋近)于,则称数列收敛,称为数列的极限,或称数列收敛于,记为=或:→,当n→∞。数列极限的ε-N定义
2、设{}是一个数列,事一个确定的数,若∀ε>0,存在自然数N使得当n>N时,就有│-│<ε,则称数列收敛于,称为它的极限,记作=或→(n→∞)读作:“当n趋于无穷大时,的极限等于”或“当n趋于无穷大时,趋于”。lim为拉丁文limes一词的前三个字母,也有说成是英文limit一词的前三个字母的。若数列{}没有极限,则称这个数列不收敛或称它为发散数列。数列极限的性质: 1.唯一性:若数列的极限存在,则极限值是唯一的; 2.有界性:如果一个数列收敛(有极限),那么这个数列有界。但是,如果一个数列有界,这个数列未必收敛。 3.保号性:如果一个数列{}收敛于a
3、,且a>0(或a<0),那么存在正整数N,当n>N时,都有>0(或<0)。 4.改变数列的有限项,不改变数列的极限。 2.数列极限的方法探求2.1几个常用数列的极限:求解策略:熟记常见极限的结论,如(│q│<1),2.2利用定积分求数列极限通项中含有n!的数列极限,由于n!的特殊性,直接求非常困难,而转化为定积分来求救相对容易了。例1求解:将提出,则原和式可改写为它可以看作是函数在区间上的积分和,所采用的是n等分区间,并且在每个小区间上均取右端函数值。因此例2求解:原式======注1把乘积转化为和的形式对函数是一个有利的工具。结论1若lnf(x)在上
4、可积,则2.3利用四则运算法则求数列极限若{}与{}为收敛数列,则{+},{-},{}也都是收敛数列,且有例:3求解:由,得==2.4利用重要极限求数列的极限两个重要极限分别为(1)(2)例4求解:=2.5利用两个准则求极限。 (1)夹逼准则:若一正整数,当时,有且则有.利用夹逼准则求极限关键在于从的表达式中,通常通过放大或缩小的方法找出两个有相同极限值的数列和,使得。例5:求的极限解:因为单调递减,所以存在最大项和最小项则又因为(2):单调有界准则:单调有界数列必有极限,而且极限唯一。利用单调有界准则求极限,关键先要证明数列的存在,然后根据数列的通项递推
5、公式求极限。例6证明下列数列的极限存在,并求极限。证明:从这个数列构造来看显然是单调增加的。用归纳法可证。又因为所以得.因为前面证明是单调增加的。两端除以得因为则,从而即是有界的。根据定理有极限,而且极限唯一。令则则因为解方程得所以2.6几类特殊数列极限的求法(1)公式型若是等比数列,其前n项和为,公比q满足│q│<1,则例7若数列的通项是,则求解:则是等比数列,且其首项为,公比为;是等比数列,且其首项为,公比为。所以(2)分式型分子、分母同除以某代数式,使之符合极限的运算法则。若分子、分母事多项式,则分子、分母同除以n的最高次幂,然后利用(k>0)来求极
6、限;若分子、分母含指数式,则分子、分母同初除以底数的绝对值大的项,然后利用(│q│<1)来求极限。例8求解:,则原式=(3)无理式型一般是先有理化,然后利用极限的运算法则例9已知a、b为常数,且,求a、b的值解:==则解得a=,b=4(4)和型或积型对和型或积型,应先求和或求积,再求极限例10求的值解:原式==(5)递推型已知数列的递推式求数列的极限,一般对递推式两边取极限,利用构造方程求解;也可求出递推数列的通项公式后,再求极限。例11已知a>0,数列满足。若的极限存在且大于0,求A=(将A用a表示)。解:存在,且A=,A>0,对两边取极限,得,解得。又
7、A>0,则
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