最新数列的极限(高等数学课件).

1、“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：播放播放刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入r正六边形的面积正六边形的面积1a正十二边形的面积正十二边形的面积2a正正 形的面积形的面积126 nna,321naaaas2 2、截丈问题：、截丈问题：“一尺之棰，日截其半，万世不竭一尺之棰，日截其半，万世不竭”;211 x第一天截下的杖长为第一天截下的杖长为;212122 x为为第二天截下的杖长总和第二天截下的杖长总和;2121212nnxn 天天截截下下的的杖杖长长总总和和为为第第n

2、nx211 1二、数列的定义二、数列的定义定定义义:按按自自然然数数, 3 , 2 , 1编编号号依依次次排排列列的的一一列列数数 ,21nxxx (1)称称为为无无穷穷数数列列,简简称称数数列列.其其中中的的每每个个数数称称为为数数列列的的项项,nx称称为为通通项项(一一般般项项).数数列列(1)记记为为nx.例如例如;,2 , 8 , 4 , 2n;,21,81,41,21n2n21n注意：注意： 1.数列对应着数轴上一个点列数列对应着数轴上一个点列.可看作一可看作一动点在数轴上依次取动点在数轴上依次取.,21nxxx1x2x3x4xnx2.数列是整标函数数列是整标函数).(nfxn ;,

3、)1( , 1 , 1, 11 n)1(1 n;,)1(,34,21, 21nnn )1(1nnn ,333,33, 3 ,1001给给定定,10011 n由由,100时时只要只要 n,10011 nx有有,10001给定给定,1000时时只只要要 n,1000011 nx有有,100001给定给定,10000时时只要只要 n,100011 nx有有, 0 给定给定,)1(时时只只要要 nn.1成成立立有有 nx定义如果对于任意给定的正数 (不论它多么小),总存在正数n,使得对于nn 时的一切nx,不等式 axn都成立,那么就称常数a是数列nx的极限,或者称数列nx收敛于a,记为,limaxn

4、n 或).( naxn如果数列没有极限如果数列没有极限,就说数列是发散的就说数列是发散的.注意：注意：;. 1的无限接近与刻划了不等式axaxnn. 2有关有关与任意给定的正数与任意给定的正数 nx1x2x2 nx1 nx3x几何解释几何解释: 2 a aa.)(,),(,落落在在其其外外个个至至多多只只有有只只有有有有限限个个内内都都落落在在所所有有的的点点时时当当naaxnnn :定义定义n 其中其中;:每一个或任给的每一个或任给的 .:至少有一个或存在至少有一个或存在 ., 0, 0lim axnnnaxnnn恒有恒有时时使使数列极限的定义未给出求极限的方法数列极限的定义未给出求极限的方

5、法.例例1. 1)1(lim1 nnnn证证明明证证1 nx1)1(1 nnnn1 , 0 任任给给,1 nx要要,1 n只只要要,1 n或或所以所以,1 n取取,时时则当则当nn 1)1(1nnn就有就有. 1)1(lim1 nnnn即即注意：注意：例例2.lim),(cxccxnnn 证证明明为为常常数数设设证证cxn cc ,成立成立 ,0 任任给给所以所以,0 ,n对于一切自然数对于一切自然数.limcxnn 说明说明:常数列的极限等于同一常数常数列的极限等于同一常数.小结小结: 用定义证数列极限存在时用定义证数列极限存在时,关键是任意给关键是任意给定定 寻找寻找n,但不必要求最小的但

6、不必要求最小的n., 0 例例3. 1, 0lim qqnn其其中中证证明明证证, 0 任任给给,0 nnqx,lnln qn,lnlnqn 取取,时时则当则当nn ,0 nq就就有有. 0lim nnq, 0 q若若; 00limlim nnnq则则, 10 q若若,lnlnqn 例例4.lim, 0lim, 0axaxxnnnnn 求证求证且且设设证证, 0 任任给给.limaxnn 故故,limaxnn ,1 axnnnn时时恒恒有有使使得得当当axaxaxnnn 从而有从而有aaxn a1 四、四、数列极限的性质数列极限的性质1.有界性有界性定义定义: 对数列对数列nx, 若存在正数若

7、存在正数m, 使得一切自使得一切自然数然数n, 恒有恒有mxn 成立成立, 则称数列则称数列nx有界有界,否则否则, 称为无界称为无界.例如例如,;1 nnxn数列数列.2nnx 数数列列数轴上对应于有界数列的点数轴上对应于有界数列的点nx都落在闭区间都落在闭区间,mm 上上.有界有界无界无界定理定理1 1 收敛的数列必定有界收敛的数列必定有界. .证证,limaxnn 设设由定义由定义, 1 取取, 1, axnnnn时时恒恒有有使使得得当当则则. 11 axan即即有有,1,1,max1 aaxxmn记记,mxnn 皆有皆有则对一切自然数则对一切自然数 .有有界界故故nx注意：注意：有界性

8、是数列收敛的必要条件有界性是数列收敛的必要条件.推论推论 无界数列必定发散无界数列必定发散. .2.唯一性唯一性定理定理2 2 每个收敛的数列只有一个极限每个收敛的数列只有一个极限. .证证,lim,limbxaxnnnn 又又设设由定义由定义,使使得得., 021nn ;1 axnnn时时恒恒有有当当;2 bxnnn时时恒恒有有当当 ,max21nnn 取取时时有有则则当当nn )()(axbxbann axbxnn .2 .时时才才能能成成立立上上式式仅仅当当ba 故收敛数列极限唯一故收敛数列极限唯一.例例5.)1(1是是发发散散的的证证明明数数列列 nnx证证,limaxnn 设设由定义

9、由定义,21 对于对于,21,成成立立有有时时使使得得当当则则 axnnnn),21,21(, aaxnnn时时即当即当区间长度为区间长度为1.,1, 1两两个个数数无无休休止止地地反反复复取取而而 nx不可能同时位于不可能同时位于长度为长度为1的的区间内区间内., ,但却发散但却发散是有界的是有界的事实上事实上nx五五.小结小结数列数列: :研究其变化规律研究其变化规律;数列极限数列极限: :极限思想极限思想,精确定义精确定义,几何意义几何意义;收敛数列的性质收敛数列的性质: :有界性唯一性有界性唯一性.思考题思考题指指出出下下列列证证明明1lim nnn中中的的错错误误。证明证明要使要使,

10、1 nn只要使只要使)1ln(ln1 nn从而由从而由2ln)1ln(ln)1ln(1 nn得得, 0 取取1)1ln(2ln n当当 时，必有时，必有 成立成立nn 10nn1lim nnn思考题解答思考题解答 1nn)1ln(ln1 nn（等价）（等价）证明中所采用的证明中所采用的2ln)1ln(ln)1ln(1 nn实际上就是不等式实际上就是不等式)1ln(ln2ln nnn即证明中没有采用即证明中没有采用“适当放大适当放大” 的值的值nnln从而从而 时，时，2ln)1ln( nn仅有仅有 成立，成立，)1ln(2ln n但不是但不是 的充分条件的充分条件)1ln(ln nn反而缩小为

11、反而缩小为n2ln一一、 利利用用数数列列极极限限的的定定义义证证明明: : 1 1、231213lim nnn； 2 2、19.999. 0lim n二二、 设设数数列列nx有有界界，又又0lim nny， 证证明明：0lim nnnyx. .练练 习习 题题1 1、割圆术：、割圆术：“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入1 1、割圆术：、割圆术：“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而

12、无所失矣体而无所失矣”刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割

13、圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：

14、、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入“割之弥细，所割之弥细，所失弥少，割之又失弥少，割之又割，以至于不可割，以至于不可割，则与圆周合割，则与圆周合体而无所失矣体而无所失矣”1 1、割圆术：、割圆术：刘徽刘徽一、概念的引入一、概念的引入.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极限.)1(11时时的的变变化化趋趋势势当当观观察察数数列列 nnn三、数列的极限三、数列的极