【菲赫金哥爾茨微積分學(xué)教程精讀筆記Ep36】第一次結(jié)束習(xí)題……

我們今天來講一下后幾題,這幾題與數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)關(guān)系比較密切,嚴(yán)格地說,結(jié)論要當(dāng)作必備知識(shí)牢記住,不然到后面學(xué)級(jí)數(shù)就懵逼了;
另外,這幾道習(xí)題是環(huán)環(huán)相扣的,上一題的結(jié)論可能就是下一題的條件,也都是常見數(shù)列極限,要滾瓜爛熟——
6.對(duì)實(shí)數(shù)的指數(shù)函數(shù)式的數(shù)列——

其中an=q^n,|q|<1,我們要求證an的極限是0——
照例先回溯定義——要求證an的極限是0,即求證,對(duì)于任意小數(shù)r>0,都存在一個(gè)N,使得n>N的時(shí)候,|an-0|=|an|=|q^n|=|q|^n<r;
又|q|<1,所以ln?|q|<0;
由1、2得到不等式?n?ln |q|<ln r,則n>N>(ln?r)/(?ln?|q|)時(shí)可使1中不等式成立,取N=E((ln?r)/(?ln?|q|))+1,則可使1中不等式成立;
即an的極限是0。
6.5書中由此引出了另一個(gè)無窮小——

求證bn=A *an是無窮小,其中an=q^n,|q|<1,A為常數(shù)——
照例先回溯定義——要求證bn的極限是0,即求證,對(duì)于任意小數(shù)r>0,都存在一個(gè)N,使得n>N的時(shí)候,|bn-0|=|bn|=|Aq^n|=|A||q|^n<r;
又|q|<1,所以ln?|q|<0;
由1、2得到不等式?n?ln |q|+ln |A|<ln r,則n>N>(ln?r-ln |A|)/(?ln?|q|)時(shí)可使1中不等式成立,取N=E((ln?r-ln?|A|)/(?ln?|q|))+1,則可使1中不等式成立;
即bn的極限是0。
7這就是最最經(jīng)典的一種數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)了,級(jí)數(shù)部分會(huì)翻來覆去地聊這個(gè),不過在學(xué)會(huì)極限的運(yùn)算律之前,這題的證法是很有啟發(fā)性的——

對(duì)數(shù)列an=a*q^n,|q|<1,我們求各項(xiàng)和得到一個(gè)關(guān)于和的數(shù)列,S1=a1,……Sn=a1+a2+……an,求數(shù)列Sn的極限——
Sn=a1+a2+……an=a+aq+……a*q^(n-1)=a[(1-q^n)/(1-q)]=a/(1-q)-[a/(1-q)]q^n;
我們由6.5的結(jié)論已知[a/(1-q)]q^n是一個(gè)無窮小量;
數(shù)列極限的無窮小定義,我們知道,Sn與常數(shù)a/(1-q)之間相差一個(gè)無窮小量[a/(1-q)]q^n,即Sn的極限為a/(1-q)。
8這道題就是一個(gè)迭代數(shù)列的典型題,史濟(jì)懷老師的《數(shù)學(xué)分析教程》的習(xí)題1.3最后一題與這道題類似,方法大同小異——


已知x0=a,x1=b,而后的數(shù)列xn滿足:xn=(xn-1+xn-2)/2,求數(shù)列通項(xiàng)——
技巧——
借助恒等變換,兩邊同時(shí)減去xn-1得到xn-xn-1=-(xn-1-xn-2)/2;
這樣我們就成功構(gòu)造了一個(gè)新的等比數(shù)列——an=xn-xn-1,公比為-(1/2),首項(xiàng)為b-a;
由此得到an的通項(xiàng)an=(b-a)(-1/2)^(n-1),該通項(xiàng)公式對(duì)a1也適用;
Sn=a1+a2+……an=(x1-x0)+(x2-x1)+……(xn-xn-1)=xn-x0=(b-a)[1-(-1/2)^n]/(3/2)=(2/3)[(b-a)-(b-a)(-1/2)^n];
由7中結(jié)論,得到Sn的極限為(2/3)(b-a);
則xn-x0=(2/3)(b-a),xn=x0+(2/3)(b-a)=a+(2/3)(b-a)=(2b+a)/3。
9介紹了無窮級(jí)數(shù)的定義并舉了個(gè)例子——

就是把數(shù)列各項(xiàng)相加得到的式子叫做無窮級(jí)數(shù),無窮級(jí)數(shù)能夠求得有限數(shù)成為級(jí)數(shù)收斂,否則,則? ? 。
之后到了級(jí)數(shù)那一章會(huì)有詳細(xì)地介紹如何判斷級(jí)數(shù)是不是收斂,是《數(shù)學(xué)分析》和《高等數(shù)學(xué)》的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。
我們明天聊聊數(shù)列極限的性質(zhì)~