Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Đại số Lớp 11 - Bài 1 Giới hạn của dãy số

Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Đại số Lớp 11 - Bài 1 Giới hạn của dãy số

Nguồn: dethi.edu.vn

Báo tài liệu không phù hợp

Xem trước nội dung

CHUYÊN ĐỀ GIỚI HẠN CỦA DÃY SỐ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

3.1. TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH NGHĨA.

Bài 1. Cho dãy số   na xác định bởi :

1

3 2

1 2

1

2 2 2 3 4 1

n n n

n n

a a a a a a a a 

           

. Chứng minh rằng với mọi số thực 0 a 

thì dãy   na hội tụ. Tùy theo a , hãy tìm giới hạn của dãy   na .

Hướng dẫn giải

Nếu 0 a  thì 1 2 a a   (do bất đẳng thức AM-GM).

Nếu 0 a  thì 1 2 a a    (do bất đẳng thức AM-GM) nên 1 2 a a  .

Nếu 1 a  thì 1 2 a  . Ta chứng minh: * 2, na n  ¥ .

Hiển nhiên 1 2 a  .

Giả sử

3 2

1 2 2.2 2.2 2 2 2 3.2 4.2 1 k k a a 

        .

Vậy lim lim2 2 na   .

. Nếu 0

1

a

a

   

thì 1 2 a  . Ta chứng minh * 2 na n  ¥ .

Rõ ràng 1 2 a  . .

Giả sử 2 ka  . Ta chứng minh 1 2 ka  .

 

3 2

2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 0 3 4 1

k k k k k k k

a a a a a a a 

          ( đúng).

Ta chứng minh   na là dãy giảm, thật vậy :.

   2 3 2

1 2 2

1 2 2 2 , 0 3 4 1 3 4 1

n n n n n n n

n n n n

a a a a a n a a a a a a 

                .

( do tử âm, mẫu dương vì.

2

2 7 3 3 4 1 0

2 7 3

n

n n

n

a a a

a

       

   

.

Mà 2 2 7 2 3 4 1 0 3 n n n a a a       ).

DeThi.edu.vn

  na giảm và bị chặn dưới    na có giới hạn là L .

 

3 2 3 2

1 2 2 2 2 2 2 2 2 lim lim 3 4 1 3 4 1

2 2 1

n n n

n n

n

a a L L a a a L L

L a L

         

    

.

Vậy lim 2 na  .

. Nếu 0 a  thì 1 2 a . Tương tự, ta có:.

   2 3 2

1 2 2

1 2 2 2 , 0 3 4 1 3 4 1

n n n n n n n

n n n n

a a a a a n a a a a a a 

                .

nên   na tăng. Hơn nữa   na bị chặn trên bởi 1 , thật vậy.

 

3 2

2 1 2 2 2 2 1 1 1 (2 3) 0 3 4 1

k k k k k k

a a a a a a a 

         .

Vậy   na tăng và bị chặn trên    na có giới hạn là L .

 

1

3 2

2

1, , 0,

2 2 2 1 1 2 3 4 1

n n n

n

a n a a n

L L L L a L L L

     

        

.

Vậy lim 1 na .

Tóm lại: + Nếu 1 a  thì lim 2 na  .

+ Nếu 0

1

a

a

   

thì lim 2 na  .

+ Nếu 0 a  thì lim 1 na .

Bài 2. Cho dãy số  nx được xác định bởi  

1

* 1 2 3 2015

0

1 2 3 2015

n n

n n n n

x

x x n x x x x 

          

L ¥ . Tìm giới hạn

của dãy n nx khi n , với là số thực cho trước.

Hướng dẫn giải

Dễ dàng chứng minh được 0, 1 nx n   bằng qui nạp.

Ta có.

2

2 2 2 1 1 2 1 1 1 , 1 2 2 ; 1 n n n n n n n n n x x n x x x x n x x x  

                

.

Bởi vậy , 2 n n   N thì   2 2 2 2 1 2 1 2 4 2 1 n n n x x x x n          .

1, 2 lim n n n x n và x     .

DeThi.edu.vn

Với * nN , đặt 1

1

n n n n x x t x    trong đó 2 3 2015 2 3 2015

n

n n n t x x x    .

2 1; 2 0 n n

n

t x n t x      , với 2 3 2014 2015 t    (1), suy ra.

2

2 2 2 2 1 2

2 1 1 2 2 2 n n n n n n n n n n n n

t x x x t x t x t x x x 

                

. khi n .

Áp dụng định lý trung bình Cesaro cho dãy   nb với

2 1 1 2 2

1, 2. n n n

b x

b x x n 

      

.

ta có lim n n b   2 suy ra 1 2 lim n

n

b b b n 

  lim 2. n n b    .

Mà      2 2 2 2 2 2 2 2

1 1 2 2 1 1 1 2 n n n n n n x x x x x x x x b b b n n n

             suy ra 2

1 lim . 2 n n

n x   .

Thật vậy ta có thể chứng minh trực tiếp 2

1 lim 2 n n

n x   như sau (chứng minh định lý trung bình Cesaro).

Xét dãy  

2 2 2 1 1 1 : 2; 2 n n n n c c x c x x       với 2,3 n  .

lim 0 n n c   nên 0   tồn tại * mN sao cho , . 2 nc n m     .

Gọi   i M max c  với 1 1 i m  .

Với  ở trên tồn tại   2 1 1 m M m          

thì   2 1 ' m M m    hay   1

2 m M m

    .

Xét   , ' n max m m  . ta có.

      1

1 1 1 | | | | 1 1 2 . 2 2 2

n n m

i i i i i m i n m c c c m M m M n n n n n m

   

                    o đó theo định

nghĩa 1 | | lim 0

n

i i

n

c

n

 …

Trên đây là phần đầu tài liệu — bấm Đọc sách để xem đầy đủ.