diff --git a/编写小组/讲义/是的,这是一份礼物.md b/编写小组/讲义/单调有界定理例题三道(HW).md similarity index 69% rename from 编写小组/讲义/是的,这是一份礼物.md rename to 编写小组/讲义/单调有界定理例题三道(HW).md index d7f0880..4f3db52 100644 --- a/编写小组/讲义/是的,这是一份礼物.md +++ b/编写小组/讲义/单调有界定理例题三道(HW).md @@ -1,4 +1,4 @@ -是的,这是一份礼物 +是的,这是一份礼物~ --- @@ -6,7 +6,6 @@ > (1)单调递增有上界的数列,必有极限且$\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {a_n} = \sup \{ {a_n}\} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} (n \in N)$; > (2)单调递减有下界的数列,必有极限且$\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {a_n} = \inf \{ {a_n}\} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} (n \in N)$. -先来一道习题练练手吧~ >[!example] 例一 >设$a > 0,\sigma > 0,{a_1} = \frac{1}{2}\left( {a + \frac{\sigma }{a}} \right),{a_{n + 1}} = \frac{1}{2}\left( {{a_n} + \frac{\sigma }{{{a_n}}}} \right),n = 1,2,...$ @@ -46,4 +45,66 @@ $\begin{array}{l} {x_n} = \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{k}} - \ln \left( {\fr 对$\ln {\kern 1pt} n - \ln (n - 1)$利用Lagrange中值公式,有 $$\ln {\kern 1pt} n - \ln (n - 1) = \frac{1}{{{\xi _n}}},其中n - 1 < {\xi _n} < n.$$因此有$\left| {{x_n} - {x_{n - 1}}} \right| = \frac{{n - {\xi _n}}}{{n \cdot {\xi _n}}} < \frac{1}{{{{(n - 1)}^2}}}$ 而$\sum\limits_{n = 1}^\infty {\frac{1}{{{{(n - 1)}^2}}}}$收敛,故$\sum\limits_{n = 1}^\infty {\left| {{x_n} - {x_{n - 1}}} \right|}$收敛,从而${x_n} = \sum\limits_{k = 1}^n {\left( {{x_k} - {x_{k - 1}}} \right)} + {x_1}$也收敛. -因此,数列$\ {x_n}$收敛,即 $\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {x_n}$ 存在. \ No newline at end of file +因此,数列$\ {x_n}$收敛,即 $\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } {x_n}$ 存在. + +>[!example] 例三 +>令$c>0$,定义整序变量数列为: $x_1 = \sqrt{c}, x_2 = \sqrt{c +\sqrt{c}}, x_3 = \sqrt{c+\sqrt{c+\sqrt{c}}}, \cdots$ +>求$\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty }{x_n}$ + + $x_n = \underbrace{\sqrt{c+\sqrt{c+\cdots\sqrt{c}}}}_{n\ \text{个根式}}$。 + + $x_{n+1} = \sqrt{c+x_n}$。 + +使用数学归纳法证明,整序变量 $x_n$ 单调增加, 同时有上界 + +**证明 $x_n$ 单调: + +当 $n=1$ 时命题显然成立。 +假设当 $n = k$ 时命题成立,即 $x_{k+1} > x_k$。 +考虑 $n = k+1$ 的情形: +$$ +x_{k+2} = \sqrt{c + x_{k+1}},\quad x_{k+1} = \sqrt{c + x_k} +$$ +由归纳假设 $x_{k+1} > x_k$,可得: +$$ +c + x_{k+1} > c + x_k +$$ +所以: +$$ +\sqrt{c + x_{k+1}} > \sqrt{c + x_k} +$$ +即:$x_{k+2} > x_{k+1}$,故对一切正整数 $n$,都有 $x_{n+1} > x_n$,即 $\{x_n\}$ 是单调增加序列。 + +**证明 $x_n$ 有上界(例如上界为 $\sqrt{c} + 1$) + +当 $n=1$ 时命题成立。 +考虑 $n = k+1$ 的情形,由归纳假设 $x_k < \sqrt{c} + 1$,可得:: +$$ +x_{k+1} = \sqrt{c + x_k}< c + (\sqrt{c} + 1) +$$ + +为了证明 $x_{k+1} < \sqrt{c} + 1$,只需证明: +$$ +\sqrt{c + (\sqrt{c} + 1)} \le \sqrt{c} + 1 +$$ +两边平方(因为两边均为正数): +$$ +c + \sqrt{c} + 1 \le c + 2\sqrt{c} + 1 +$$ +化简得: +$$ +\sqrt{c} \le 2\sqrt{c} +$$ +由于 $c > 0$,此不等式显然成立,且等号仅在 $\sqrt{c} = 0$ 时成立,这与 $c > 0$ 矛盾,故实际上有严格不等式: +$$ +\sqrt{c + (\sqrt{c} + 1)} < \sqrt{c} + 1 +$$ +因此: +$$ +x_{k+1} < \sqrt{c} + 1 +$$ +由数学归纳法,对一切正整数 $n$,都有 $x_n < \sqrt{c} + 1$,即 $\{x_n\}$ 有上界。 + +因此序列收敛,有极限,不妨设 $\lim x_n = a$ , 则: $a = \sqrt{a+c}$。 + +解方程得: $a = \dfrac{\sqrt{4c+1}+1}{2}$。(负根舍去) \ No newline at end of file