8111 практика 1-36 / Практика_10._Нахождение_пределов_последовательностей
.pdfПрактика 10. Нахождение пределов последовательностей
Р а с к р ы т и е н е о п р е д е л ¼ н н о с т е й методы вычисления пределов последо-
вательностей (или функций), заданных формулами, которые в результате формальной подстановки в них предельных значений аргумента теряют смысл, то есть переходят в выражения типа:
1 1 |
; ; |
1 |
; |
0 |
; 0 |
1 |
; 11; 00 |
; |
1 |
0 |
: |
|
|
|
|||||||||||
|
0 |
|
||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь 0 бесконечно малая последовательность (величина), 1 бесконечно большая последовательность (величина), 1 последовательность (величина), стремящаяся к единице.
По таким выражениям невозможно судить о том, существуют или нет искомые пределы, не говоря уже о нахождении их значений, если они существуют.
Пример 1. Обосновать формулу суммы членов бесконечно убывающей геометрической
прогрессии.
b + bq + bq2 + : : : + bqn 1 + : : : = 1 b q :
Для суммы n первых членов геометрической прогрессии при q 6= 1 справедливо
равенство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b (1 qn) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
b + bq + bq2 + : : : + bqn 1 = |
|
= |
|
b |
|
|
(1 qn) : |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
q |
|
|
1 |
q |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Поэтому, если jqj < 1, то nlim qn = 0 è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
bq |
|
bq2 |
|
: : : |
|
bqn 1 |
|
: : : |
lim |
|
b |
|
bq |
|
|
bq2 |
|
: : : |
|
bqn 1 |
|
b |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
= 1 q |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
= n!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 2. Найти пределы следующих последовательностей, используя теоремы о пределах и замечательные пределы
|
|
|
|
4n + n2 2n 1 |
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
+ p |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 + 1 |
|
|||||||||||||||||||||
1. |
a |
|
= |
; |
4. |
|
|
n |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
n |
|
|
n4 + (n!)2 |
an = p3 |
|
|
|
|
+ n |
; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n3 + n |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r n + 5 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
1 + p0; 01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
2. |
an = |
|
|
|
10 2 |
; |
|
5. |
a |
n |
= n |
5n + 1 |
|
; |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||
|
|
|
|
n |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
p9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
3. |
an = |
3 |
1 |
; |
|
6. |
an = |
2013 |
|
|
|
: |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Выражение для бщего члена представляет собой неопределенность 11. Делим чис- литель и знаменатель an на член самой быстро растущей последовательности из присутствующих на (n!)2, выделяя замечательные пределы:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2n |
2 |
|
n2 2n 1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4n + n2 2n 1 |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
lim |
= lim |
n! |
|
n! |
n! |
(n!)2 |
|
= 0: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||
n |
|
n |
4 |
+ (n!) |
2 |
n |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
!1 |
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
n |
+ 1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n! |
|
|
1
2. Òàê êàê lim |
pa = 1 ïðè |
a > 0 и знаменатель |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
не обращается в ноль |
|||||||||||||
|
|
p10 |
2 |
|
||||||||||||||||||||||
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
n!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + p0; 01 |
|
|||||||||
äàæå ïðè n ! 1, òî |
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
lim |
n |
10 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
10 2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
lim |
|
= |
|
n!1 |
|
|
|
|
|
= |
: |
|
|||||||||||
|
|
|
n |
1 + |
p |
0; 01 |
|
1 + lim |
p |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
!1 |
n |
|
n |
0; 01 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n!1
3.Сразу воспользоваться арифметическими свойствами предела, как в предыдущем примере, здесь нельзя, так как предел знаменателя равен нулю, и предел числите-
ля равен нулю. Преобразуем общий член последовательности, чтобы избавиться от неопределенности 0.
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
3 1 |
|
|
|
|
|
n |
3 |
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
lim |
|
= lim |
|
|
|
|
= lim |
|
= |
|
|
|
= |
: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
!1 |
n |
9 1 !1 |
n |
3 1 |
n |
3 + 1 |
|
!1 |
n |
|
n!1 |
2 |
|
||||||||||||||||
n |
|
p |
|
|
|
n |
|
p |
|
|
|
|
|
p |
|
|
n |
|
p3 + 1 |
|
lim p3 + 1 |
|
4.Выражение для бщего члена представляет собой неопределенность 11. Как и раньше, надо поделить на старшую степень:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
!1 |
pn2 + 1 + p |
|
!1 |
1 + 1 |
+ |
|
|
|
|
|
1 + 1=n + 1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
n |
|
|
n 1 + 1=n2 + p |
n |
|
|
|
|
1 + 1=n2 + 1=p |
n |
|
1 |
|
|||||||||||||||||
nlim |
p3 |
|
+ n |
= nlim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= nlim |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||||||
n3 + n |
n 3 |
=n2 |
|
n |
3 |
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
1 |
пределом |
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Здесь воспользовались ранее доказанным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
nlim pp |
|
= 1; |
|
nlim xn = 0; |
xn 1; |
p 2 N: |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
1 + xn |
åñëè |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Заметим, что для этого примера не подойдет только что использованныé çàìå÷à-
тельный предел. Обратитет внимание на |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rn |
n + 5 îíà |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
степень корня. В выражении |
5n + 1 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lim p |
|
= 1 при a > 0, им и воспользуемся, |
|||||||||||||||||||||||||
не фиксированная. Нам известен предел |
a |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
оценив данный общий член последовательности. Так как для всех n справедливо |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5n + 1 |
5 + 1=n |
|
|
|
6 |
|
|
|
5 + 1=n 5 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n + 5 |
1 + 5=n |
1 |
|
1 + 5=n |
6 |
|
|||||||||||||||||||||||||
òî |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r6 r n + 5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
n!1 r n + 5 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n |
5 |
|
n |
5n + 1 |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
5n + 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
è |
|
|
lim |
|
|
|
|
|
|
|
= 1: |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
6. Так как для всех n 2014 справедливы неравенства 0 < 2013n |
|
|
2013 |
, òî äëÿ ýòèõ n |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2014 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 < |
|
n |
|
|
|
|
|
|
2014 |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2013 |
|
|
n |
|
|
|
2013 |
|
n |
|
|
|
|
|
||||||||||||
В силу замечательного предела nlim qn = 0 ïðè jqj |
< 1 и теоремы "о двух милицио- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
\ |
2013 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
!1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
n!1 n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нерах |
lim |
|
|
|
|
= 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1См. практику 8.
2
10.1.Задачи для самостоятельной работы
Найти пределы следующих последовательностей, используя теоремы о пределах и замечательные пределы
|
|
|
|
|
|
|
10n + n! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
10 |
|
n |
||||||||||||||||||||
1. |
an = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
an = |
+ |
|
|
; |
|
||||||||||||||||||
|
2n + (n + 1)! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2n |
|
1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
a |
|
= |
|
p8 1 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
an = |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
p |
2 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
3. |
an = |
|
sn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
an = |
|
pn; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
n |
(1; 2)n ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
|
|
|
|
|
4n |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
np3 |
|
|
p4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
an = pn3 + 3n; |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. |
a |
|
= |
|
6n |
81n6 |
1 |
; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
n |
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
p |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
lg n |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
( |
|
|
n + 4 |
|
n) |
|
|
|
|
n |
|
|
|
5 |
11. |
a |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
n |
|
|
|
log2 (4n + 1) |
|||||||||||||||||||||||
5. |
|
n |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
a |
|
|
n |
|
2n2 |
|
|
|
|
5n + 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(n3 + 3) cos n |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
= n + 8 n + 2 |
|
|
|
|
n + 1 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
n |
|
|
r |
|
|
|
|
|
n5 |
+ 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
an = |
|
|
|
|
|
|
3n |
; |
|||||||||||||||||
6. |
a |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
12. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
13. |
an = |
p |
|
+ |
p |
|
|
+ : : : + |
p |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
n2 + 1 |
n2 + 2 |
|
n2 + n + 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответы:
1. |
0; |
7. |
0; |
2. |
3; |
8. |
1; |
3. |
1; |
9. |
1; |
4. |
3/4; |
10. |
1; |
5. |
1/2; |
11. |
1/2; |
6. |
1; |
12. |
0; |
13. |
1. |
|
|
3