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Вступ до аналізу. Ч. 1

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* {xn } ! + . ) + ,

lim xn = inf {xn}. %:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n → ∞

b = lim xn

= lim xn+1 . #

 

 

 

 

n → ∞

n → ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

b = lim

x

=

lim

a

x

=

lim

a

lim x = 0 b ,

 

 

 

 

 

n → ∞

n +1

 

n → ∞ n + 1

n

 

n → ∞ n + 1 n → ∞ n

b = 0 . # " a > 0 * (12.1) . ) *

an

 

| a |n

,

n!

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

* (12.1) a . $" * {xn } ,

 

 

 

1 n

xn

= 1

+

 

 

,

 

 

 

 

n

 

+, " * ! +, " , - ' ! + . & ' ! .*', -:

x = 1 + C1

1

 

 

 

2 1

 

1

 

 

1

 

 

n

 

1

 

+ C

+ ... + C k

+ ... +

= 1 + C k

,

 

 

 

 

 

 

 

 

n n2

 

nn

 

n

n n

 

 

 

n nk

 

 

 

k =1

n nk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C k =

n!

 

 

=

n(n −1)L(n k + 1)

 

(k =

 

)

 

 

 

 

 

 

1, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

k !(n k )!

 

 

 

 

k !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– ! * ,. $":

C k

 

1

 

 

n(n −1)L(n − (k −1))

 

1

 

 

1

 

2

 

 

n

=

 

 

 

 

=

 

1

 

1

 

L 1

nk

k !

nk

 

 

 

 

 

 

k !

 

n

 

n

 

 

6:

n

1

 

1

2

 

k − 1

xn = 1 +

 

1 −

 

1 −

 

L 1 −

 

,

 

 

 

 

k =1 k !

n

n

 

n

 

 

n +1 1

 

 

1

 

2

 

k − 1

xn+1 = 1 +

 

 

1

 

 

1

 

 

L 1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1 k !

 

n + 1

 

n + 1

 

n + 1

),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 −

1

< 1 −

1

 

,...,1 −

k −1

< 1 −

k −1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n + 1

 

 

 

n

 

 

n + 1

 

 

 

k− 1

.

n

(12.2)

(12.3)

# + (12.2) 2

(12.3). , (12.3) ( ( ( -

, k = n + 1) " ' (12.2), ( (. ) +

xn < xn +1 ,

! * {xn } '.

, *

42

1 −

m

< 1

(m =

 

 

),

 

 

1

<

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, n −1

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

k !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 −

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

n 1

 

 

 

2

n

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn < 1 +

 

 

< 1 +

 

 

 

 

= 1 +

 

 

 

 

= 1

+ 2 1 −

 

= 3 −

 

< 3

 

 

 

−1

 

 

1

 

 

 

3n−1

 

 

k =1 k !

 

k =1 2k

 

 

 

1 −

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( " 2 n -

). # * {xn } ! + . & ,

'. # , lim xn . 4" " , * " ! ' e

n → ∞

( ’" * 8 :().

 

 

1 n

 

lim 1

+

 

 

= e .

(12.4)

 

n→ ∞

 

n

 

 

? e , * " /. 4 , + + *

". & *, + ! + , * " -

" !. @ " '

15 " :

e = 2, 718281828459045... .

? ' * " ! + ' ': e ≈ 2,72 .

8 a > 0 ' e , * " (-

, * " ln a . # !:

ln a = loge a .

. * + 2 ", !-

* " * - 2, + 2 ' ', * ". 6 e

’" + ', " , * " (

! +).

. % * 1, 2 ,..., n ,... , n = [an , bn ] , - , * " , " :

1) n : n +1 n ;

 

2) lim (bn an ) = 0 .

 

n → ∞

 

# :

 

a1 a2 ≤ K ≤ an an +1 ≤ K ≤ bn +1 bn ≤ K ≤ b2 b1 .

(12.5)

" '. ) & ,

, .

. 6 '+ ( (12.5) ,,

n, m : an bm .

# + {an } ! + , + , sup{an } = c , :

43

n : an c bn ,

( ,, c + * { n } .

% + , c ,. %, ' *

c1, c2 (c2 > c1) , + * { n } . # n

bn an c2 c1 > 0 , * 2) . # .

#. {an }, {bn } , :

lim an

= lim bn = c = sup{an} = inf{bn} .

n → ∞

n → ∞

4 ( * (.

13. . &.

. ( * {xn } . $" ' * -

* :

n1, n2 ,..., nk ,... (nk < nk +1 ) .

. % * {xnk } , * " -

{xn } .

. .( xn = n , ! {xn } – * * .

& * xn = 2k − 1 (k = 1, 2,...) *

 

k

, " " " ". + * x′ = 2k

 

nk

(k =1, 2,...) * , " + " " ".

% {xn }, {xn

} , " {xn } .

k

k

6 +, * {xn } - + + {x1, x2 ,..., xn ,...} . % " " -

, ! , " ( {xn } . . -

, * {5,3,9, 7,13,11,...} , ' -

* , +, " ( {xnk } , + *-

.

&{xnk } k ,

xn1 , xn2 ,..., xnk ,... , nk – * ( {xn } .

. ( {xnk } – * {xn } , ( , - ( ! ( lim xn = a . # a , * "

k → ∞

k

 

{xn } .

 

 

44

.

1. $" * xn = (−1)n−1 . # ! * 1, −1,1, −1,... .

& , : −1, −1, −1,... 1,1,1,.. . % 2 , - ', " ', −1, , ', " ', 1. ) + −1 1 –

xn = (−1)n−1 .

2. $" * xn = (1 + (−1)n )n . # ! * 0, 4, 0,

8, 0, 12,… & , : 0, 0, 0,… 4, 8, 12,… . % 2

, ', " ', 0, , ', " ', + ∞ . )-

+ 0 + ∞ x = (1 + (−1)n )n .

 

 

n

 

 

. .(! *2 *

{xn } -

 

 

 

 

, * " ! {xn } , * "

lim xn . .(-

n → ∞

2 * {xn } , * " -

{xn } , * " lim xn .

n → ∞

. $" * 1,2,3,1,2,3,1,2,3,… . &

! + : 1,1,1,… ; 2,2,2,… ; 3,3,3,… . % 2 , -

', " ', 1, – ', " ', 2, " – ', "

', 3. ) + lim xn

 

 

 

= 1, lim xn = 3 .

n → ∞

n → ∞

 

 

 

( ) &-* +1. 0

.

. .( {xn } – ! + *. # , ( -

[a,b] , n : xn [a, b] . $!’, [a,b] -

' d . # ( [a, d ] ! [d ,b] -

* * {xn } . % ( "

[a1, b1 ] . @ + ', b1 a1 = (b a) 2 . & [a1, b1 ] + -

, ! (, * -

* * . % ( " [a2 , b2 ] . @ + -

', b2 a2 = (b1 a1)2 = (b a) 22 .

% + ' ( ! +, , *

{[an , bn ]} ,

1) [a1, b1 ] [a2 , b2 ] K [an , bn ] [an +1, bn +1 ] K ;

2) lim (b

a

 

) = lim

b a

= 0 .

n

 

n → ∞

n

 

n → ∞

2n

 

 

 

 

 

1 * (1781–1848) – * ( . & (, 2 (1815–1897) – ( * (

.

45

) + {[an , bn ]} – "+ * , ' , ,

c , + * [an , bn ] ( n = 1, 2,...). % +,

( * " * {xn

} {xn

} , lim xn

= c .

k

 

k → ∞

k

 

 

 

 

) * [a1, b1 ] * * * -

{xn } , n1 : xn1 [a1,b1]. & [a2 , b2 ] + * -

* * , + n2 : xn2 [a2 ,b2 ] . 0 -

k nk : xnk [ak ,bk ] . # , * {xnk } -

{xn } , k : ak

xn bk . 6 2 ! ak c bk ,

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

= (b a) 2k . ) * {(b a) 2k }

 

x

c

b

a

k

 

n

 

k

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

* ( . . 10, 1), lim xn = c .

 

 

 

 

 

 

 

k → ∞

k

 

 

 

 

 

 

 

 

8 *-& (, 2 .

14. ' ' + ! .

. % * {xn } , * " (, "

ε > 0 N n, m > N : | xn xm | < ε . ! + ' :

ε > 0 N n > N , p : | xn + p xn | < ε .

. .( xn = 1 n . % +, " * , *-

'. 6 * ε > 0 . $":

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

n n p

 

 

p

 

 

1

 

 

 

1

 

| x

x | =

 

 

=

 

 

=

=

 

 

 

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p .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+ p

n

 

n + p n

 

 

n(n + p)

 

n(n + p)

 

 

 

n n

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

&, ! 1 n < ε . # n > 1 ε , ,, N + ": N = [1 ε] + 1. # * *.

5 * {xn } *, ! +. (,

" * ,: ε > 0 N n, m > N : | xn xm | < ε . %: M = max (| x1 |,| x2 |,...,| xN +1 | ) . # n > N ":

| xn | = | xn xN +1 + xN +1 | < | xn xN +1 | + | xN +1 | ≤ M + ε .

) + n > N : | xn | < M + ε , ! * {xn } ! +.

)! + ", , , ! ! + -

, * *. % + ! -

* * xn = (−1)n .

46

" ( 1 *2). , & {xn } -

, ! , & (.

. .! *. .( * {xn } ! +, ! ,

( lim xn = a . 6 "

n → ∞

ε > 0 N n > N : | x a | <

ε

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

$" n, m > N :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| x x | = | x a + a x | ≤ | x a | +| x a | <

ε

+

ε

= ε ,

 

 

n m

n

m

n

m

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

! * {xn } *.

*. .( * {xn } *. #

ε > 0 N n, m > N : | xn xm | < ε . 2

> * * , ! + ', ' *- & (, 2 + ! + * {xnk } . .(

lim xn

= a . % +, ( lim xn = a . / ,:

k → ∞

k

n → ∞

 

ε > 0 K

0

 

k > K

0

:

 

 

x a

 

<

ε

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%: N1 = max (N , nK0

). # " nk

> N1 , n > N1 -

* {xn } ! :

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

<

 

ε

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n

n

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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) + n > N1 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| x a | =

 

x x + x a

 

 

 

x x

 

+

 

x a

 

<

ε

+

ε

= ε ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

!

lim xn = a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n → ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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. , * {xn } ,

 

 

 

 

 

 

x = 1 +

1

+ ... +

1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

2

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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% +, ε > 0 N n, m > N :

 

 

| xn xm | ≥ ε . 6 *

k

n = 2k, m = k . #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| x

x

 

 

|=| x

x | =

 

1

 

+

 

 

1

 

+ ... +

1

 

k

=

1

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n

m

 

 

 

 

 

 

 

 

2k

 

 

k

 

 

k

+ 1 k + 2

 

 

 

 

 

2k 2k 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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F = γ mM , r 2

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! ' * F , ! + , F ,

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" .

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* * y -

+ Y , + *, + X ( y = f (x) .

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, " ( ( , " ', * " *, !

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" y .

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, " y = 1 − x2 ! ' " , [−1;1] ,

+ ' * [0;1] . * " x

+ ( + " y ,

 

" x = −1, x = 1

, ( +

" y = 0 . " ! ", -

', ( + ' , *

" . A 2 ,

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" , ! ' " " , + :

xn = f (n), n = 1, 2, 3,...

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, " + ( ' x * -

* " x2 .

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x

x1

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y

y1

y2

 

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x

0

 

0,1

 

0,2

 

0,3

 

0,4

0,5

 

 

 

 

 

 

 

y

0

 

0,01

0,04

 

0,09

 

0,16

0,25

 

 

 

 

 

 

 

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