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

mathanaliz

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
9.53 Mб
Скачать

Пример 28. Последовательность (xn) определяется следующим образом:

x1 =

1

, xn =

1

+

xn2 −1

(n = 2, 3, . . .).

 

 

 

2

2

 

 

2

 

Доказать существование предела последовательности (xn) и найти его.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

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

I. При n = 1 неравенство 0 < x1 = 12 < 1 верно. II. Пусть имеет место неравенство

0< xn−1 < 1.

III.Тогда, очевидно, что

0 < xn =

1

+

xn2 −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

xn

x

n−1

=

1

+

xn2 −1

x

n−1

=

(1 − xn−1)2

> 0

2

 

 

 

2

 

 

2

 

для всех n = 1, 2, 3, . . . . Следовательно, в силу теоремы 23, последовательность (xn) сходится. Обозначим lim xn = a.

Тогда, переходя к пределу в равенстве

1 x2 xn = 2 + n2 1,

получим a = 12 + a22. Последнее 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 последователь-

ность

 

 

 

 

 

 

x1 =

x0

 

, x2 =

x1

, . . . , xn =

xn−1

, . . . ,

 

 

 

 

2 + x0

2 + x1

2 + xn−1

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

Пример 30. Дана последовательность

 

 

 

s

 

u s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

= 2, x

2

= 2 + 2, x

3

= u2 +

2 +

2

, . . . ,

 

 

 

 

 

 

 

u

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. . . , xn = u2 +

2 + . . . + 2

, . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n радикалов{z

 

 

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 чле-

 

 

 

1 n

 

 

 

 

 

 

 

ном xn = 1 + n

:

 

 

 

 

 

 

(1

1

 

 

1 2

1 3

 

1 n

, . . . .

+ 1) , 1 +

 

 

 

, 1 +

 

 

, . . . , 1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и покажем, что она имеет конечный предел. В силу теоремы 23, для доказательства суще-

ствования конечного предела этой последовательности достаточно показать что:

1.последовательность (xn) возрастающая;

2.последовательность (xn) ограничена сверху.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Пользуясь формулой бинома Ньютона, запишем:

xn =

1 +

1

n

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

1

 

 

n(n − 1)

 

1

 

n(n − 1)(n − 2)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

= 1 + n

 

 

+

+

 

 

+

 

+

 

 

·

n

· n2

·

 

n3

· · ·

 

 

 

 

 

1 · 2

1 · 2 · 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

n(n − 1)(n − 2) · · · [n − (k − 1)]

·

1

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 · 2 · 3 · · · k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

n(n − 1)(n − 2) · · · [n − (n − 1)]

·

1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

·

2

·

3

· · ·

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

1

1

 

1

 

+

1

1

 

 

1

1

 

 

2

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

n

 

 

3!

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

 

 

1

1

 

 

2

 

1

k − 1

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

n

n · · ·

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

1

1

 

 

2

1

n − 1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

n

n · · ·

n

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Пользуясь формулой бинома Ньютона, запишем:

xn =

1 +

1

n

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1

 

 

 

n(n − 1)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

n(n − 1)(n − 2)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + n

·

 

+

·

 

 

 

 

+

 

·

 

+

· · ·

+

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 · 2

 

n2

 

1 · 2 · 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

n(n − 1)(n − 2) · · · [n − (k − 1)]

 

 

1

 

+

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

· nk

· · ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 · 2 · 3 · · · k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

n(n − 1)(n − 2) · · · [n − (n − 1)]

 

1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

· nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

·

2

·

3

· · ·

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

1

1

 

 

 

1

 

+

1

1

 

 

 

1

1

 

 

 

2

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

n

 

 

3!

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

1

1

 

 

 

1

1

 

 

 

2

 

1

k − 1

 

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

n

n · · ·

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

 

1

1

 

 

 

 

2

1

n − 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

xn =

1 +

1

n

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

1

1

 

1

 

 

 

 

 

1

1

 

 

1

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

+

 

 

 

 

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

n

 

 

 

3!

n

n

 

 

 

 

 

+

 

1

1

 

 

1

1

 

 

 

2

 

1

k − 1

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

n

n · · ·

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

1

1

 

 

2

1

n − 1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

n

n · · ·

n

 

xn+1

=

1 +

 

1

 

n+1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

1

1

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

1

 

1

 

 

1

 

1

 

 

2

 

 

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

n + 1

 

 

3!

n + 1

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

1

 

1

 

 

2

1

 

 

k − 1

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k! n + 1

n + 1 · · ·

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

1

1

 

 

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

1

 

n − 1

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

n + 1

 

n + 1 · · ·

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

1

 

 

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 1)!

 

n + 1

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

· · ·

 

n + 1

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

xn =

1 +

 

1

n

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

n

 

 

 

 

 

 

 

3!

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

1

1

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

2

 

1

k − 1

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

 

 

 

n

 

 

 

n · · ·

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

 

 

 

 

1

1

 

 

2

1

 

n − 1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

n

n · · ·

 

 

n

 

xn+1

=

1 +

 

 

 

1

 

 

n+1

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 1 +

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

n + 1

 

 

 

 

3!

n + 1

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

1

1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

2

 

 

1

 

 

k − 1

+

· · ·

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!

 

 

n + 1

 

 

 

n + 1 · · ·

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

 

1

 

 

n − 1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

n + 1

 

 

n + 1 · · ·

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

n

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 1)!

 

· · ·

 

n + 1

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]