Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции_математика1-3.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
565 Кб
Скачать
☆

Лекция 1 Числовая последовательность. Предел последовательности

Определение. Если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие число хn, то говорят, что задана последовательность x1, х2, …, хn = {xn}

? Приведите примеры

Общий элемент последовательности является функцией от n.

xn = f(n)

Таким образом, последовательность может рассматриваться как функция порядкового номера элемента.

Задать последовательность можно различными способами – главное, чтобы был указан способ получения любого члена последовательности.

Пример. {xn} = {(-1)n} или {xn} = -1; 1; -1; 1; …

{xn} = {sinn/2} или {xn} = 1; 0; 1; 0; …

Для последовательностей можно определить следующие операции:

  • Умножение последовательности на число m: m{xn} = {mxn}, т.е. mx1, mx2, …

  • Сложение (вычитание) последовательностей: {xn}  {yn} = {xn  yn}.

  • Произведение последовательностей: {xn}{yn} = {xnyn}.

  • Частное последовательностей: при {yn}  0.

Ограниченные и неограниченные последовательности.

Определение. Последовательность {xn} называется ограниченной, если существует такое число М>0, что для любого n верно неравенство: , т.е. все члены последовательности принадлежат промежутку [-М; M].

Определение. Последовательность {xn}называется ограниченной сверху, если для любого n существует такое число М, что xn  M.

Определение. Последовательность {xn}называется ограниченной снизу, если для любого n существует такое число М, что xn  M.

Пример. {xn} = n – ограничена снизу {1, 2, 3, … }. Но неограниченна сверху

Определение. Числовая последовательность сходится к числу а, если для любого положительного >0 существует такой номер , что для всех n > выполняется условие:

Число а называется пределом последовательности {xn}. Это записывается: lim xn = a.

Пример. Показать, что при n последовательность 3, сходится к числу 2.

Поскольку xn= 2 + 1/n, то 1/n = xn – 2. А потому очевидно, что существует такое число n, что , т.е. lim {xn} = 2.

Стремление последовательности к числу а можно себе представлять, как приближение изображающей точки аn к точке а с увеличением «дискретного времени» n. См. рис. 2.1

«xп нельзя разрешать выпрыгивать из какого-нибудь е-коридора (а-, а + ) сколько угодно раз». Другими словами, какой -коридор ни взять - xn обязана с некоторого момента в нем оставаться.

Свойство: Если отбросить какое- либо конечное число членов последовательности, то получается новая последовательность, при этом если сходится одна из них, то сходится и другая.

Теорема. Последовательность не может иметь более одного предела.

Теорема. Если xn a, то

Теорема. Если xn a, то последовательность {xn} ограничена.

Следует отметить, что обратное утверждение неверно, т.е. из ограниченности последовательности не следует ее сходимость.

Например, последовательность не имеет предела, хотя

Определение. Числовая последовательность, имеющая нулевой предел xn →0, называется бесконечно малой величиной.

Определение. Последовательность при n →∞ расходится, если она не является сходящейся, т.е. не имеет предела. Это может быть, если этого предела вообще нет или xn →∞ .

Расходящиеся последовательности, уходящие на бесконечность, называют бесконечно большими величинами.

В процессе решения часто используется следующий прием, известный как теорема о трех последовательностях, теорема о трех собачках, лемма о двух милиционерах.

Теорема о трех последовательностях

Если при любом n, и «крайние» последовательности сходятся к одному и тому же пределу, то к этому же пределу сходится и .