数列极限

更新时间:2023-09-28 20:28

数列的极限问题是我们学习的一个比较重要的部分,同时,极限的理论也是高等数学的基础之一。数列极限的问题作为微积分的基础概念,其建立与产生对微积分的理论有着重要的意义。

基本概念

数列

定义 若函数的定义域为全体正整数集合,则称

为数列。因正整数集的元素可按由小到大的顺序排列,故数列也可写作

或可简单地记为,其中称为该数列的通项。

数列极限

定义设为数列,a为定数。若对任给的正数,总存在正整数N,使得当时有

则称数列收敛于a,定数a称为数列的极限,并记作

若数列没有极限,则称不收敛,或称发散。

等价定义任给,若在(a-ε,a+ε)之外数列中的项至多只有有限个,则称数列收敛于极限a。

几何意义

当n>N时,所有的点xn都落在(a-ε,a+ε)内,只有有限个(至多只有N个)在其外,如图1所示

性质

唯一性 若数列 收敛,则它只有一个极限。

有界性 若数列 收敛,则 为有界数列,即存在正数 ,使得对一切正整数n有

保号性 若 (或 ),则对 (或 ),存在正数N,使得当 时,有 (或 )。

保不等式性 设 与 均为收敛数列。若存在正数 ,使得当 时有 ,则

迫敛性 设收敛数列 , 都以a为极限,数列 满足:

存在正数 ,当 时有 则数列 收敛,且

四则运算法则

若 与 为收敛数列,则 , , 也都是收敛数列,且有

若再假设 及 ,则 也是收敛数列,且有

存在的条件

单调有界定理 在实数系中,单调有界数列必有极限

致密性定理 任何有界数列必有收敛的子列。

应用

(1)求极限

解:

(2)求极限

解:

因为

所以,由迫敛性可得

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