【摘 要】数列的极限是高等数学的一个基本概念,是由初等数学向高等数学过渡的关键内容,它是数学由具体到抽象、由有限到无限的桥梁,是微分学的基础。高等数学中极限概念是一个难于理解而不易掌握的一个概念,其对后续课程的学习有重要的影响。数列极限的求法很多,本文从定义、定理及相关的知识领域,加以总结整理,具体问题灵活使用。
【关键词】数列极限 高等数学 极限求法
(一)利用定义
设{}是一个数列,是一个确定的数,若对任何的正数ε,总存在一个自然数,使得时,都有
则称数列{}收敛于,称为它的极限并记作,或记作()
例1 证明,这里为正常数.
证 由于
所以对于任给的正数,只要取,则当时,便有<,因此
例2 证明,其中>1.
证 令,则,仍由伯努利不等式可推得
或
现任给正数,当时,就有
即
(二)利用迫敛性定理求极限
定理 设若存在某自然数
则
例1 求数列}的极限
解 当时时,记,则有
或
于是有
因收敛于0
于是左右两端的极限都是1
故}的极限是1
(三)利用有界的单调数列求极限
定理 有界的单调数列都有极限
例1 证明数列
单调有界,并求其极限
证令,显然数列单调递增,用数学归纳法证明有界
因,假设,则有
即数列是有界的,故数列有极限,记为,由于
利用四则运算得
解得(-1舍去)
所以
(四)利用函数及归结原则求极限
对于一个数列,如果存在一个相关联的的函数(n与实数x相关联),可以利用函数的极限及数学中的归结原则来判断及求数列的极限。
(五)利用级数收敛的必要条件求数列极限
(级数收敛的必要条件是通项极限等于0)
利用比式判别法
==0
故
(六)用定积分求数列极限
极限是数学分析的一个重要概念,若有数列是某个可积函数特殊的一列积分和,那么计算此数列的极限可以转化为计算定积分,这是计算这类数列极限的一个简便、有效方法。
例
(1)式是函数f(x)=在区间[0,1]上的一个积分和,它是把[0,1]分成n等份,
取[]的左端点即()构成的积分和,由定积分定义可得
(七)用数列 的四则运算及重要极限求极限
利用已知或简单易求的数列极限,通过四则运算求一些复杂数列的极限,是一种常用的方法。
=3·1=3
(八)利用stolz定理及推论求数列极限
Stolz定理 设有两个数列,满足
参考文献
[1] 华东师范大学数学系编《数学分析》人民教育出版社 1980.9
[2] 李俊杰Stolz定理的推广[J].数学通讯.1981(3);22.
[3] 吉米多维奇BⅡ.数学分析习题集[M].李荣冻译.北京;人民教育出版社.1958:59.
[4] 费定珲数学分析习题集题解[M] 济南:山东科技出版社.1980.346.