Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
8.08 Mб
Скачать
12 < 1

Решение. Покажем, что 8n 2 N : 0 < xn < 1: Доказывать это утверждение будем методом математической индукции.

I. При n = 1 неравенство 0 < x1 = верно.

II. Пусть имеет место неравенство

0< xn-1 < 1:

III.Тогда, очевидно, что

0 < xn = 1 + x2n-1 < 1 + 1 = 1: 2 2 2 2

Итак, последовательность (xn) ограниченная.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Покажем, далее, что последовательность (xn) возрастающая. Действительно

 

1

xn2 -1

 

 

(1 - xn-1)2

xn-xn-1

=

 

+

 

-xn-1

=

 

 

> 0

 

2

2

 

2

 

 

 

для всех n = 1; 2; 3; : : : : Следовательно, в силу теоремы 23, последовательность (xn) схо-

дится. Обозначим lim xn = a:

Тогда, переходя к пределу в равенстве

 

2

 

2

 

 

xn-1

 

xn = 21

+

, получим a = 21

+ a2 . Последнее

2

уравнение имеет два решения: a1;2 = 1: Ответ: lim xn = 1:

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Пример 29. Доказать, что последовательность

x

1

=

x0

; x =

x1

; : : : ; x =

xn-1

; : : : ;

 

 

 

 

2 + x0

2

2 + x1

n

2 + xn-1

 

 

 

 

где x0 > 0 – произвольное число, сходится и найти предел этой последовательности.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Пример 30. Дана последовательность

x1 = p2; x2 = q2 + p2; x3 = r2 + q2 + p2; : : : ;

: : : ; xn = r2 + q2 + : : : + p2; : : : :

|

{z

}

n радикалов

Доказать, что эта последовательность имеет предел, и найти его.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

2.2.10.Число e.

Рассмотрим

последовательность

с

общим

членом x

 

= 1 +

1

 

n:

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

1

n

 

1 2

1

 

3

1

 

n

 

(1 + 1) ; 1 +

2 ; 1 +

3

 

 

; : : : ; 1 +

 

 

 

; : : : :

 

n

 

и покажем, что она имеет конечный предел.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

В силу теоремы 23, для доказательства су-

ществования конечного предела этой последовательности достаточно показать что:

1.последовательность (xn) возрастающая;

2.последовательность (xn) ограничена сверху.

Доказательство.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

+ +

Пользуясь формулой бинома Ньютона, запишем:

1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn = 1 +

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 n(n - 1)

 

 

 

1 n(n - 1)(n - 2)

1

 

= 1 + n

 

 

+

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1 2

 

 

n2

1 2 3

 

 

n3

 

+

n(n - 1)(n - 2) [n - (k - 1)]

 

1

+

 

 

+

 

nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ n(n - 1)(n - 2) [n - (n - 1)]

1 2 3 n

1

nn =

= 1 + 1 + 2! 1 - n

+ 3! 1 - n 1 - n

+ +

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

+ k!

1 - n 1 - n 1 -

 

 

n

 

+ +

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

k - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ n!

1 - n 1 - n

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

2

 

 

 

n - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

First

 

Prev Next Last Go Back

Full Screen Close

Quit

Пользуясь формулой бинома Ньютона, запишем:

1

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn = 1 +

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 n(n - 1)

 

 

1 n(n - 1)(n - 2)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + n

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ +

 

 

n

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

1 2 3

 

 

 

 

n3

 

 

+

 

n(n - 1)(n - 2) [n - (k - 1)]

 

 

 

1

+

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 3 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

n(n - 1)(n - 2) [n - (n - 1)]

 

 

1

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

 

 

1 -

 

 

+

 

 

 

 

1 -

 

 

1 -

 

 

+ +

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

n

3!

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

1 -

 

1 -

 

1 -

 

 

 

 

 

 

 

+ +

 

 

 

 

 

k!

n

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

1 -

 

1 -

 

 

 

1 -

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

n

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

First

 

Prev Next

Last

Go Back

Full Screen Close Quit

1. Покажем, что последовательность (xn) -

возрастающая. Для этого запишем выражение для xn+1 и сравним его с xn :

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn = 1 +

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3! 1 - n 1 - n + +

 

 

 

 

= 1 + 1 + 2! 1 - n +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ k! 1 - n 1 - n

1 -

n

 

+ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ n! 1 - n 1 - n

n

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

n - 1

 

 

xn+1 = 1 + n + 1

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 + 2!

1 - n + 1

+ 3!

1 - n + 1

1 - n + 1 + +

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

+ k! 1 - n + 1 1 - n + 1

1 - n + 1 + +

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k - 1

 

 

 

 

 

+ n!

1 - n + 1 1 - n + 1

1 - n + 1 +

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (n + 1)! 1 - n + 1 1 - n + 1

1 - n + 1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit