数学分析9数列极限存在的条件
数学分析 数列极限存在的条件
1 4.K ，N 0, 当n N 时，有 | an a | , 则 lim an a n K 5.若数列{an },{bn }中有一个发散或两个发散，则{an +bn }， {an bn }， {an bn }都是发散的 6.若 lim an a b lim bn , 则必存在发散数列cn , 使N 0，
二. {an }收敛的充要条件、充分条件、必要条件 1. N 定义 2.所有子列都收敛于同一个数 3.所有子列都收敛 4.柯西收敛准则 5.奇子列与偶子列收敛于同一数 6.{an }单调有界（充分不必要） 7.迫敛性（充分不必要） 8.有界性（必要不充分）
三.重要结论
n 1 1 a 1.无穷小数列：q n (| q | 1), ( 0), n , n n! n! n 2.极限等于1的数列： a , n n , n an (其中an a )
1 1 注： 1 ln n是收敛的，其极限值称为欧拉常数 2 n
一.写出下列定义 1. {an }收敛 2.{an }发散 3.{an }收敛于a 4.{an }不收敛于a 5.{an }是无穷小数列 6.{an }是无穷大数列 7. {an }不是无穷大数列 8.{an }有界 9.{an }无界
例5 求下列极限
注：c 时定理不成立
a1 a2 an （1）已知 lim an a, 求 lim n n n
（2）设0 x1 1, xn 1 xn (1 xn )，求 lim nxn
n
当 n, m N 时, 有 | a n A | , | am A | . 2 2 由此推得
an am an A am A
数列极限知识点归纳总结
数列极限知识点归纳总结数列极限是高等数学中非常重要的一部分内容，它在微积分、数学分析和实数理论等领域有着广泛的应用。
数列极限可以用来描述数列中的数值趋于无穷大或趋于某个确定值的性质。
本文将对数列极限的概念、性质及相关定理进行归纳总结。
一、数列极限的概念数列极限是指当数列的项趋于无穷大或趋于某个确定值时，数列中的数值会有怎样的变化规律。
数列极限可以分为两种情况：当数列的项趋于无穷大时，称为正无穷大极限；当数列的项趋于某个确定值时，称为有限极限。
二、正无穷大极限正无穷大极限是指当数列的项趋于正无穷大时，数列中的数值也趋于正无穷大。
对于正无穷大极限的数列，常常使用符号∞表示。
正无穷大极限的数列具有以下特点：1. 当数列的项趋于正无穷大时，数列中的每一项都大于任意给定的正数。
2. 正无穷大极限的数列不存在有限极限，即数列中的数值不会趋于某个确定值。
三、有限极限有限极限是指当数列的项趋于某个确定值时，数列中的数值也趋于该确定值。
有限极限的数列具有以下特点：1. 当数列的项趋于某个确定值时，数列中的每一项都无限接近于该确定值。
2. 有限极限的数列不一定是递增或递减的，它可以在趋近确定值的过程中有往复波动的情况。
四、数列极限的性质数列极限具有一些重要的性质，这些性质对于研究数列的收敛性和发散性非常有帮助。
下面列举了一些常见的数列极限性质：1. 数列极限的唯一性：如果数列的极限存在，那么它是唯一的，也就是说数列的极限值不会有多个。
2. 数列极限的保序性：如果一个数列的所有项都大于（或小于）另一个数列的所有项，并且这两个数列都有极限，那么它们的极限值也满足同样的大小关系。
3. 数列极限的有界性：如果一个数列的极限存在，那么该数列是有界的，即存在一个正数M，使得数列的所有项的绝对值都不大于M。
4. 数列极限与四则运算的关系：如果两个数列都有极限，那么它们的和、差、积和商（除数不为零）也都有极限，并且极限值满足相应的运算规律。
第一讲-数列极限(数学分析)
第一讲 数列极限一、上、下确界 1、定义：1）设S R ⊂，若:,M R x S x M ∃∈∀∈≤，则称M 是数集S 的一个上界，这时称S 上有界；若:,L R x S x L ∃∈∀∈≥，则称L 是数集S 的一个下界，这时称S 下有界；当S 既有上界又有下界时就称S为有界数集。
2）设S R ⊂，若:,M R x S x M ∃∈∀∈≤，且0,:x S x M εε∀>∃∈>-，则称M 是数集S 的上确界，记sup M S =；若:,L R x S x L ∃∈∀∈≥，且0,:x S x L εε∀>∃∈<+，则称L 是数集S 的下确界，记inf L S =。
2、性质： 1）（确界原理）设S R ⊂，S ≠∅，若S 有上界，则S 有上确界；若S 有下界，则S 有下确界。
2）当S 无上界时，记sup S =+∞；当S 无下界时，记inf S =-∞。
3）sup()max{sup ,sup };inf()min{inf ,inf }AB A B A B A B ==。
4）sup inf();inf sup()S S S S =--=--。
5）sup()sup sup ;inf()inf inf A B A B A B A B +=++=+。
6）sup()sup inf A B A B -=-。
（武大93） 7）设(),()f x g x 是D 上的有界函数，则inf ()inf ()inf{()()}sup ()inf ()sup{()()}sup ()sup ()x Dx Df Dg D f x g x f D g D f x g x f D g D ∈∈+≤+≤+≤+≤+3、应用研究1）设{}n x 为一个正无穷大数列，E 为{}n x 的一切项组成的数集，试证必存在自然数p ，使得inf p x E =。
（武大94） 二、数列极限 1、定义：1）lim 0,():,||n n n a a N N n N a a εεε→∞=⇔∀>∃=>-<，称{}n a 为收敛数列；2）lim 0,:,n n n a M N n N a M →∞=+∞⇔∀>∃>>，称{}n a 为+∞数列；3）lim 0,:,n n n a M N n N a M →∞=-∞⇔∀>∃><-，称{}n a 为-∞数列；4）lim 0,:,||n n n a M N n N a M →∞=∞⇔∀>∃>>，称{}n a 为∞数列；5）lim 0n n a →∞=，称{}n a 为无穷小数列；2、性质1）唯一性：若lim ,lim n n n n a a a b a b →∞→∞==⇒=。
数列极限存在的充分必要条件
数列极限存在的充分必要条件数列极限存在是数学分析中一个重要的概念，它描述了数列在无限项的情况下的趋势和稳定性。
在数学中，我们常常关注数列的极限是否存在，因为它对于理解数列的性质和应用具有重要意义。
本文将探讨数列极限存在的充分必要条件。
一、数列的定义我们需要明确数列的定义。
数列是按照一定规律排列的一系列数的集合。
通常用{an}表示，其中n为自然数，an表示数列中的第n个数。
例如，{1, 2, 3, 4, ...}就是一个数列，其中an=n。
二、数列极限的定义数列极限的定义是数列理论的基础。
对于数列{an}，如果存在一个实数a，对于任意给定的正数ε，都存在正整数N，使得当n>N时，|an-a|<ε成立，那么我们称实数a为数列{an}的极限，记作lim(n→∞)an=a。
三、数列极限存在的充分必要条件数列极限存在的充分必要条件是数学分析中的一个重要结论。
下面我们将介绍数列极限存在的充分必要条件。
充分条件：1. 单调有界性：如果数列{an}单调递增且有上界（或单调递减且有下界），则数列{an}的极限存在。
这是因为单调有界数列必定收敛于某个实数。
2. Cauchy收敛准则：如果数列{an}满足Cauchy收敛准则，即对于任意给定的正数ε，存在正整数N，使得当m,n>N时，|am-an|<ε成立，那么数列{an}的极限存在。
这是因为Cauchy收敛准则保证了数列的逼近性，使得数列趋于某个实数。
必要条件：1. 有界性：如果数列{an}的极限存在，那么数列{an}必定有界。
这是因为极限存在意味着数列在某个实数附近趋于稳定，因此数列的项必定在某个范围内。
2. 单调性：如果数列{an}的极限存在，那么数列{an}必定是单调的。
这是因为极限存在意味着数列在某个实数附近趋于稳定，因此数列的项必定具有一定的顺序性。
数列极限存在的充分必要条件是单调有界性和Cauchy收敛准则。
这两个条件保证了数列的趋势和稳定性，使得数列能够收敛于某个实数。
单调有界原理证明极限存在
单调有界原理证明极限存在在数学分析中，单调有界原理是一个非常重要的定理，它表明如果一个数列是单调递增（或递减）且有上界（或下界），则该数列必定收敛。
现在，我们将利用这个原理来证明一个极限存在。
首先，我们需要明确单调有界原理的表述：单调有界原理：如果数列{a n}满足以下条件：1.单调性：对于所有n∈N，都有a n≤a n+1（单调递增）或a n≥a n+1（单调递减）；2.有界性：存在某个实数M，使得对于所有n∈N，都有a n≤M（有上界）或a n≥M（有下界）；那么数列{a n}必定收敛。
现在，假设我们有一个数列{a n}，它满足单调递增且有上界的条件。
我们的目标是证明这个数列的极限存在。
证明过程：第一步：根据题目条件，数列{a n}是单调递增的，即对于任意n∈N，都有a n≤a n+1。
第二步：同样根据题目条件，数列{a n}有上界。
这意味着存在某个实数M，使得对于所有n∈N，都有a n≤M。
第三步：由于数列{a n}单调递增且有上界，根据单调有界原理，我们可以断定数列{a n}必定收敛。
即存在某个实数L，使得当n趋向于无穷大时，a n趋近于L。
第四步（可选，用于进一步说明）：为了更具体地描述这个极限，我们可以考虑数列{a n}的上确界。
由于数列有上界，根据实数的完备性，它必然有一个上确界，记为sup{a n}。
由于数列是单调递增的，它不会超过其上确界，并且会随着n的增大而越来越接近这个上确界。
因此，数列{a n}的极限就是其上确界，即lim n→∞a n=sup{a n}。
综上所述，我们利用单调有界原理证明了数列{a n}的极限存在，并且这个极限等于数列的上确界（如果进一步说明的话）。
这个推理过程逻辑清晰，步骤详细，完整地展示了如何利用单调有界原理来证明极限的存在性。
数列极限与数列极限的判别法
数列极限与数列极限的判别法数列极限是数学中非常重要的概念，它可以用来描述数列的趋势和收敛性质。
数列的极限是指当数列中的元素无限逼近某个常数时，该常数即为数列的极限。
在数学分析中，为了判断一个数列是否有极限，我们需要通过一些判别法来进行推导和验证。
一、数列的有界性判别法数列的有界性是判定数列极限的重要条件之一。
如果一个数列有上界和下界，那么我们可以推断出该数列必有极限。
下面我们使用数列{an} 作为示例来说明这一判别法：{an} 是一个数列，如果存在实数 M，使得对于所有的 n∈N，都有an ≤ M 成立，那么数列 {an} 就是有界的。
进一步，如果 {an} 是单调递增的有界数列，那么它一定有极限，并且极限是该数列的上确界。
二、夹逼定理夹逼定理是另一种常用的数列极限判别法。
它基于一个简单的思想：如果一个数列在两个其他数列之间夹逼住，那么它们的极限应该相同。
下面我们通过一个例子来说明夹逼定理：{an} 是一个数列，{bn} 和 {cn} 是两个数列，假设对于所有的 n∈N，都有bn ≤ an ≤ cn 成立，并且 {bn} 和 {cn} 的极限都等于 L。
那么根据夹逼定理，数列 {an} 的极限也等于 L。
三、单调有界数列的极限对于单调有界数列，它的极限可以通过单调性和有界性来判定。
单调有界数列包括单调递增数列和单调递减数列，它们分别具有上界和下界。
下面我们分别说明这两种情况：1. 单调递增数列的极限：如果数列 {an} 是一个单调递增的有界数列，则它的极限等于该数列的上确界。
2. 单调递减数列的极限：如果数列 {an} 是一个单调递减的有界数列，则它的极限等于该数列的下确界。
综上所述，数列极限与数列极限的判别法涉及到有界性、夹逼定理、单调有界数列等概念和定理。
在实际应用中，我们可以根据数列的特点和已知条件选择合适的判别法来判定数列的极限。
总结：数列极限是数学中重要的概念，通过判别法可以判定数列是否有极限。
数列极限概念与性质例题和知识点总结
数列极限概念与性质例题和知识点总结一、数列极限的概念数列是按照一定顺序排列的一列数，例如1，2，3，4，…，n，… 。
数列极限则是描述当数列中的项数无限增大时，数列的取值趋近于某个确定的常数。
用数学语言来表示，如果对于任意给定的正数ε ，总存在正整数 N ，使得当 n ＞ N 时，｜an A| ＜ε 恒成立，那么就称常数 A 是数列｛an} 的极限，记作lim(n→∞） an ＝ A 。
通俗地说，就是当数列的项数变得非常大时，数列的项与某个常数A 的距离可以任意小。
二、数列极限的性质1、唯一性：如果数列｛an} 有极限，那么极限值是唯一的。
2、有界性：如果数列｛an} 有极限，那么数列｛an} 一定是有界的。
3、保号性：如果lim(n→∞） an ＝ A ，且 A ＞ 0 （或 A ＜ 0 ），那么存在正整数 N ，当 n ＞ N 时，an ＞ 0 （或 an ＜ 0 ）。
三、数列极限的例题例 1：求数列｛1 ／ n} 的极限。
解：对于任意给定的正数ε ，要使｜ 1 ／ n 0 ｜＜ε ，即 1 ／ n＜ε ，解得 n ＞ 1 ／ε 。
取 N ＝ 1 ／ε ＋ 1 （其中 x 表示不超过 x 的最大整数），当 n ＞ N 时，｜ 1 ／ n 0 ｜＜ε 恒成立。
所以lim(n→∞） 1 ／ n ＝ 0 。
例 2：证明数列｛（－1)＾n ／ n} 的极限为 0 。
解：对于任意给定的正数ε ，因为｜（－1)＾n ／ n 0 ｜＝ 1 ／ n ，要使 1 ／ n ＜ε ，解得 n ＞ 1 ／ε 。
取 N ＝ 1 ／ε ＋ 1 ，当 n ＞ N 时，｜（－1)＾n ／ n 0 ｜＜ε 恒成立。
所以lim(n→∞）（－1)＾n ／ n ＝ 0 。
例 3：判断数列｛n ／（n ＋ 1)｝的极限。
解：lim(n→∞） n ／（n ＋ 1) ＝lim(n→∞） 1 ／（1 ＋ 1 ／ n)当n → ∞ 时，1 ／n → 0 ，所以 1 ／（1 ＋ 1 ／n) → 1 。
数学分析中的极限概念及限制条件
数学分析中的极限概念及限制条件数学分析是数学学科中的一门核心课程，因为它涉及到数学中最基本的概念：数与数量之间的关系。
其中，极限概念是数学分析中最重要的一个概念之一，它在数学研究中扮演着非常重要的角色，因此必须要有清晰的理解。
极限概念是在数学分析中实现量的无限可分性的基础。
极限是指数列或函数在某一点的近似值，是指序列中的一个元素趋近于无穷大或无穷小时的特殊值。
严格来说，对于一个无限数列中任意一个元素 a n，当 n 趋于无限大时，若 a n 趋近于一个确定的值 L，即当 n 充分大时，a n 与 L 之间差距可以任意的小，我们就称其为数列的极限，数学上可以表述为：当n→∞ 的时候，a n →L同样的，对于一个函数 y=f(x)，若 x 趋近于 a 时，f(x) 趋近于一个确定的值 L，即当 x 趋近于无穷大或无穷小时，f(x) 与 L 之间差距可以任意的小，我们就称 f(x) 在 x 为 a 的极限为 L，数学上可以表述为：当x→a 的时候，f(x)→L极限的研究使得我们能够更加深入地了解自然界中的变化规律，可以用来解决各个领域的问题。
但是，极限的概念也存在着许多限制条件，这些限制条件是我们在研究极限时必须要注意的问题。
首先，极限存在定理是寻找极限时需要遵循的一个基本原则。
其表述是：如果一个数列有极限，那么这个极限是唯一的。
数学上可以表示为：如果数列 a n 有极限 L，那么当 n 趋近于无限大时，a n 与 L 之间的差距可以任意小。
另外，如果存在一个数L’，当 n 趋近于无限大时，a n 与L’ 之间的差距也可以任意小。
那么，我们就有L=L’。
也就是说，如果不同的极限存在，则不是真正的极限。
其次，序列的有界性也是寻找极限时需要注意的限制条件之一。
对于一个数列 a n 来说，如果存在一个固定的数字 M，使得a n ≤M 对于所有的 n 都成立。
则这个数列就是有界的。
当数列 a n 是有界的时候，我们可以通过极值定理来证明该数列具有极限。
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§３ 数列极限存在的条件
教学目的：使学生掌握判断数列极限存在的常用工具。
教学要求：（１）掌握并会证明单调有界定理，并会运用它求某些收敛数列的极限；（２）初步理解Cauchy
准则在极限理论中的主要意义，并逐步会应用Cauchy 准则判断某些数列的敛散性。
教学重点：单调有界定理、Cauchy 收敛准则及其应用。
教学难点：相关定理的应用。
教学方法：讲练结合。
教学程序：
引言
在研究比较复杂的极限问题时，通常分两步来解决：先判断该数列是否有极限（极限的存在性问题）；若有极限，再考虑如何计算些极限（极限值的计算问题）。
这是极限理论的两基本问题。
在实际应用中，解决了数列{}n a 极限的存在性问题之后，即使极限值的计算较为困难，但由于当n 充分大时，n a 能充分接近其极限a ，故可用n a 作为a 的近似值。
本节将重点讨论极限的存在性问题。
为了确定某个数列是否有极限，当然不可能将每一个实数依定义一一加以验证，根本的办法是直接从数列本身的特征来作出判断。
从收敛数列的有界性可知：若{}n a 收敛，则{}n a 为有界数列；但反之不一定对，即{}n a 有界不足以保证{}n a 收敛。
例如{}
(1)n -。
但直观看来，若{}n a 有界，又{}n a 随n 的增大（减少）而增大（减少），它就有可能与其上界（或下界）非常接近，从而有可能存在极限（或收敛）。
为了说明这一点，先给出具有上述特征的数列一个名称——单调数列。
一、 单调数列
定义 若数列{}n a 的各项满足不等式11()n n n a a a a ++≤≥，则称{}n a 为递增（递减）数列。
递增和递减数列统称为单调数列．
例如：1n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭为递减数列；{}
2n 为递增数列；(1)n n ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭不是单调数列。
二、 单调有界定理
〔问题〕 （1）单调数列一定收敛吗？；（2）收敛数列一定单调吗？
一个数列{}n a ，如果仅是单调的或有界的，不足以保证其收敛，但若既单调又有界，就可以了。
此即下面的极限存在的判断方法。
定理（单调有界定理） 在实数系中，有界且单调数列必有极限。
三、 应用
例１ 设1111,1,2,23n a n n ααα=++++=其中2α≥，证明数列{}n a 收敛。
例２ 证明下列数列收敛，并求其极限：
2,22,,222,n +++
个根号
例３．证明 1lim(1)n
n n →∞+存在。
四、 柯西收敛准则
１．引言
单调有界定理只是数列收敛的充分条件，下面给出在实数集中数列收敛的充分必要条件——柯西收敛准则。
２．Cauchy 收敛准则：
定理（Ｃauchy 收敛准则）数列{}n a 收敛的充分必要条件是：对任给的0ε>，存在正整数Ｎ，使得当,n m N >时有||n m a a ε-<。
３．说明
（１） Ｃauchy 收敛准则从理论上完全解决了数列极限的存在性问题。
（２） Ｃauchy 收敛准则的条件称为Ｃauchy 条件，它反映这样的事实：收敛数列各项的值愈到后面，彼此愈接近，以至于充分后面的任何两项之差的绝对值可以小于预先给定的任意小正数。
或者，形象地说，收敛数列的各项越到后面越是“挤”在一起。
（３） Ｃauchy 准则把N ε-定义中n a 与a 的之差换成n a 与m a 之差。
其好处在于无需借助数列以外的数a ，只要根据数列本身的特征就可以鉴别其（收）敛（发）散性。
４．应用
例 证明21111010
10n n a ⎧
⎫=+++⎨⎬⎩⎭收敛。
例 证明1112n a n ⎧
⎫=+++⎨⎬⎩⎭
发散。