《數(shù)列的極限》PPT課件.ppt

,第一章,二、收斂數(shù)列的性質(zhì),三、極限存在準(zhǔn)則,一、數(shù)列極限的定義,第二節(jié),機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,數(shù)列的極限,數(shù)學(xué)語言描述:,一、數(shù)列極限的定義,引例.,設(shè)有半徑為r的圓,逼近圓面積S.,如圖所示,可知,當(dāng)n無限增大時,無限逼近S(劉徽割圓術(shù)),當(dāng)n>N時,用其內(nèi)接正n邊形的面積,總有,劉徽目錄上頁下頁返回結(jié)束,定義:,自變量取正整數(shù)的函數(shù)稱為數(shù)列,記作,或,稱為通項(一般項).,若數(shù)列,及常數(shù)a有下列關(guān)系:,當(dāng)n>N時,總有,記作,此時也稱數(shù)列收斂,否則稱數(shù)列發(fā)散.,幾何解釋:,即,或,則稱該數(shù)列,的極限為a,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例如,趨勢不定,收斂,發(fā)散,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例1.已知,證明數(shù)列,的極限為1.,證:,欲使,即,只要,因此,取,則當(dāng),時,就有,故,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例2.已知,證明,證:,欲使,只要,即,取,則當(dāng),時,就有,故,故也可取,也可由,N與有關(guān),但不唯一.,不一定取最小的N.,說明:,取,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例3.設(shè),證明等比數(shù)列,證:,欲使,只要,即,亦即,因此,取,則當(dāng)n>N時,就有,故,的極限為0.,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,二、收斂數(shù)列的性質(zhì),證:用反證法.,及,且,取,因,故存在N1,從而,同理,因,故存在N2,使當(dāng)n>N2時,有,1.收斂數(shù)列的極限唯一.,使當(dāng)n>N1時,假設(shè),從而,矛盾.,因此收斂數(shù)列的極限必唯一.,則當(dāng)n>N時,故假設(shè)不真!,滿足的不等式,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例4.證明數(shù)列,是發(fā)散的.,證:用反證法.,假設(shè)數(shù)列,收斂,則有唯一極限a存在.,取,則存在N,但因,交替取值1與1,內(nèi),而此二數(shù)不可能同時落在,長度為1的開區(qū)間,使當(dāng)n>N時,有,因此該數(shù)列發(fā)散.,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,2.收斂數(shù)列一定有界.,證:設(shè),取,則,當(dāng),時,從而有,取,則有,由此證明收斂數(shù)列必有界.,說明:此性質(zhì)反過來不一定成立.,例如,雖有界但不收斂.,有,數(shù)列,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,3.收斂數(shù)列的保號性.,若,且,時,有,證:,對a>0,取,推論:,若數(shù)列從某項起,(用反證法證明),機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,*,4.收斂數(shù)列的任一子數(shù)列收斂于同一極限.,證:設(shè)數(shù)列,是數(shù)列,的任一子數(shù)列.,若,則,當(dāng),時,有,現(xiàn)取正整數(shù)K,使,于是當(dāng),時,有,從而有,由此證明,*,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,三、極限存在準(zhǔn)則,由此性質(zhì)可知,若數(shù)列有兩個子數(shù)列收斂于不同的極,限,例如，,發(fā)散!,夾逼準(zhǔn)則;單調(diào)有界準(zhǔn)則;柯西審斂準(zhǔn)則.,則原數(shù)列一定發(fā)散.,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,說明:,1.夾逼準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)(P49),證:,由條件(2),當(dāng),時,當(dāng),時,令,則當(dāng),時,有,由條件(1),即,故,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例5.證明,證:利用夾逼準(zhǔn)則.,且,由,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,2.單調(diào)有界數(shù)列必有極限(準(zhǔn)則2)(P52),(證明略),機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,例6.設(shè),證明數(shù)列,極限存在.(P52P54),證:利用二項式公式,有,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,大,大,正,又,比較可知,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,根據(jù)準(zhǔn)則2可知數(shù)列,記此極限為e,e為無理數(shù),其值為,即,有極限.,原題目錄上頁下頁返回結(jié)束,又,*3.柯西極限存在準(zhǔn)則(柯西審斂原理)(P55),數(shù)列,極限存在的充要條件是:,存在正整數(shù)N,使當(dāng),時,證:“必要性”.,設(shè),則,時,有,使當(dāng),因此,“充分性”證明從略.,有,柯西目錄上頁下頁返回結(jié)束,內(nèi)容小結(jié),1.數(shù)列極限的“N”定義及應(yīng)用,2.收斂數(shù)列的性質(zhì):,唯一性;有界性;保號性;,任一子數(shù)列收斂于同一極限,3.極限存在準(zhǔn)則:,夾逼準(zhǔn)則;單調(diào)有界準(zhǔn)則;柯西準(zhǔn)則,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,思考與練習(xí),1.如何判斷極限不存在?,方法1.找一個趨于的子數(shù)列;,方法2.找兩個收斂于不同極限的子數(shù)列.,2.已知,求,時,下述作法是否正確?說明理由.,設(shè),由遞推式兩邊取極限得,不對!,此處,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,作業(yè),P303(2),(3),4,6P564(1),(3),4(3)提示:,可用數(shù)學(xué)歸納法證,第三節(jié)目錄上頁下頁返回結(jié)束,故極限存在，,備用題,1.設(shè),且,求,解：,設(shè),則由遞推公式有,數(shù)列單調(diào)遞減有下界，,故,利用極限存在準(zhǔn)則,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,機動目錄上頁下頁返回結(jié)束,2.設(shè),證:,顯然,證明下述數(shù)列有極限.,即,單調(diào)增,又,存在,“拆項相消”法,劉徽(約225295年),我國古代魏末晉初的杰出數(shù)學(xué)家.,他撰寫的重,差對九章算術(shù)中的方法和公式作了全面的評,注,指出并糾正了其中的錯誤,在數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué),理論上作出了杰出的貢獻.,他的“割圓術(shù)”求圓周率,“割之彌細(xì),所失彌小,割之又割,以至于不可割,則與圓合體而無所失矣”,它包含了“用已知逼近未知,用近似逼近精確”的重要,極限思想.,的方法:,柯西(17891857),法國數(shù)學(xué)家,他對數(shù)學(xué)的貢獻主要集中,在微積分學(xué),柯,西全集共有27卷.,其中最重要的的是為巴黎綜合學(xué),校編寫的分析教程,無窮小分析概論,微積,分在幾何上的應(yīng)用等,有思想有創(chuàng)建,響廣泛而深遠.,對數(shù)學(xué)的影,他是經(jīng)典分析的奠人之一,他為微積分,所奠定的基礎(chǔ)推動了分析的發(fā)展.,復(fù)變函數(shù)和微分方程方面.,一生發(fā)表論文800余篇,著書7本,