求数列极限的几种典型方法
求数列极限的十五种解法
求数列极限的十五种方法1．定义法N ε-定义：设{}n a 为数列，a 为定数，若对任给的正数ε，总存在正数N ，使得当n N >时，有n a a ε-<，则称数列{}n a 收敛于a ；记作：lim n n a a →∞=，否则称{}n a 为发散数列．例1．求证：1lim 1nn a →∞=，其中0a >．证：当1a =时，结论显然成立．当1a >时，记11n a α=-，则0α>，由()1111(1)nn a n n ααα=+≥+=+-，得111na a n--≤， 任给0ε>，则当1a n N ε->=时，就有11n a ε-<，即11na ε-<，即1lim 1nn a →∞=．当01a <<时，令1b a=，则1b >，由上易知：1lim 1nn b →∞=，∴111lim 1lim n n nn a b→∞→∞==．综上，1lim 1nn a →∞=，其中0a >．例2．求：7lim !nn n →∞． 解：变式：77777777777771!1278917!6!n n n n n n=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≤⋅=⋅-；∴77710!6!n n n -≤⋅， ∴0ε∀>，7716!N ε⎡⎤∃=⋅⎢⎣⎦，则当n N >时，有77710!6!n n n ε-≤⋅<；∴7lim 0!n n n →∞=． 2．利用柯西收敛准则柯西收敛准则：数列{}n a 收敛的充要条件是：0ε∀>，∃正整数N ，使得当n m N >、时，总有：n m a a ε-<成立． 例3．证明：数列1sin (1, 2, 3, )2nn kk kx n ===⋅⋅⋅∑为收敛数列． 证：11111sin(1)sin 111112(122222212n mn m m n m n m m m n x x m -+++-+-=+⋅⋅⋅+≤+⋅⋅⋅+<<<-， 0ε∀>，取1N ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，当n m N >>时，有n m x x ε-<，由柯西收敛准则，数列{}n x 收敛．例4．（有界变差数列收敛定理）若数列{}n x 满足条件：11221n n n n x x x x x x M ----+-+⋅⋅⋅-≤，(1, 2, )n =⋅⋅⋅，则称{}n x 为有界变差数列，试证：有界变差数列一定收敛．证：令1112210, n n n n n y y x x x x x x ---==-+-+⋅⋅⋅-，那么{}n y 单调递增，由已知可知：{}n y 有界，故{}n y 收敛， 从而0ε∀>，∃正整数N ，使得当n m N >>时，有n m y y ε-<；此即1121n m n n n n m m x x x x x x x x ε---+-≤-+-+⋅⋅⋅-<；由柯西收敛准则，数列{}n x 收敛． 注：柯西收敛准则把N ε-定义中的n a 与a 的关系换成了n a 与m a 的关系，其优点在于无需借用数列以外的数a ，只需根据数列本身的特征就可鉴别其敛散性． 3．运用单调有界定理单调有界定理：在实数系中，有界的单调数列必有极限．例5．证明：数列n x =n 个根式，0a >，1, 2, n = ）极限存在，并求lim nn x →∞．证：由假设知n x =；①用数学归纳法可证：1, n n x x k N +>∈；② 此即证{}n x 是单调递增的．事实上，10n x +<<<1=；由①②可知：{}n x 单调递增有上界，从而lim n n x l →∞=存在，对①式两边取极限得：l =解得：l =l =；∴lim n n x →∞=4．利用迫敛性准则（即两边夹法）迫敛性：设数列{}n a 、{}n b 都以a 为极限，数列{}n c 满足：存在正数N ，当n N >时，有：n n n a c b ≤≤，则数列{}n c 收敛，且lim n n c a →∞=． 例6．求：22212lim()12n nn n n n n n n→∞++⋅⋅⋅+++++++．解：记：2221212n n x n n n n n n n =++⋅⋅⋅+++++++，则：2212121n n nx n n n n n ++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+≤≤++++；∴22(1)(1)2(2)2(1)n n n n n x n n n n ++≤≤+++；从而22(1)1(1)lim lim 2(2)22(1)n n n n n n n n n n →∞→∞++==+++， ∴由迫敛性，得：222121lim()122n n n n n n n n n →∞++⋅⋅⋅+=++++++．注：迫敛性在求数列极限中应用广泛，常与其他各种方法综合使用，起着基础性的作用． 5．利用定积分的定义计算极限黎曼积分定义：设为()f x 定义在[, ]a b 上的一个函数，J 为一个确定的数，若对任给的正数0ε>，总存在某一正数δ，使得对[, ]a b 的任意分割T ，在其上任意选取的点集{}i ξ，i ξ∈[]1,i i x x -，只要T δ<，就有1()niii f x Jξε=∆-<∑，则称函数()f x 在[, ]a b 上（黎曼）可积，数J 为()f x 在[, ]a b 上的定积分，记作()baJ f x dx =⎰．例7．求：()()11lim !2!nnn n n n --→∞⎡⎤⋅⋅⎣⎦． 解：原式n n →∞→∞==112lim (1)(1)(1)nn n n n n →∞⎡⎤=++⋅⋅⋅+⎢⎥⎣⎦11exp lim ln(1)nn i i nn →∞=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑()()1expln(1)exp 2ln 21x dx =+=-⎰．例8．求：2sin sin sin lim 1112n n n n n n n n n πππ→∞⎛⎫⎪++⋅⋅⋅+ ⎪+ ⎪++⎪⎝⎭． 解：因为：222sinsinsin sin sin sin sin sin sin 111112n n n nn n n n n n n n n n n n n n nπππππππππ++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+<++⋅⋅⋅+<+++++，又：2sinsinsin 12limlim (sin sin sin )11n n n n n nn n n n n n n n ππππππππ→∞→∞++⋅⋅⋅+⎡⎤=⋅⋅++⋅⋅⋅+⎢⎥++⎣⎦∴02sinsinsin 12limsin 1n n nn n xdx n ππππππ→∞++⋅⋅⋅+=⋅=+⎰； 同理：2sinsinsin 2lim1n n nn n n nππππ→∞++⋅⋅⋅+=+； 由迫敛性，得：2sin sin sin 2lim 1112n n n n n n n n n ππππ→∞⎛⎫⎪++⋅⋅⋅+= ⎪+ ⎪++⎪⎝⎭． 注：数列极限为“有无穷多项无穷小的和的数列极限，且每项的形式很规范”这一类型问题时，可以考虑能否将极限看作是一个特殊的函数定积分的定义；部分相关的数列极限直接利用积分定义可能比较困难，这时需要综合运用迫敛性准则等方法进行讨论．6．利用（海涅）归结原则求数列极限归结原则：0lim ()x xf x A →=⇔对任何0 ()n x x n →→∞，有lim ()n n f x A →∞=． 例9．求：11lim 1n n e n →∞-． 解：11001lim lim ()111n nx x n n e e e e n n=→∞→∞--'===-． 例10．计算：211lim 1nn n n →∞⎛⎫+- ⎪⎝⎭． 解：一方面，2111(1)(1) ()n n e n n n n+-<+→→∞； 另一方面，2221112221111(1)(1)(1n n n n n n n n n n n n n -------+-=+≥+；由归结原则：（取2, 2, 3, 1n n x n n ==⋅⋅⋅-），22222111222211111lim(1)lim(1lim(1lim(1)lim(1)n n n x n n n n n n n x n n n n e x n n n n ----→∞→∞→∞→∞→∞----+=+⋅+=+=+=； 由迫敛性，得：211lim(1)nn e n n →∞+-=． 注：数列是一种特殊的函数，而函数又具有连续、可导、可微、可积等优良性质，有时我们可以借助函数的这些优良性质将数列极限转化为函数极限，从而使问题得到简化和解决． 7．利用施托尔茨（stolz ）定理求数列极限stolz 定理1：()∞∞型：若{}n y 是严格递增的正无穷大数列，它与数列{}n x 一起满足：11lim n n n n n x x l y y +→∞+-=-，则有lim nn nx l y →∞=，其中l 为有限数，或+∞，或-∞．stolz 定理2：0()0型：若{}n y 是严格递减的趋向于零的数列，n →∞时，0n x →且11lim n n n n n x x l y y +→∞+-=-，则有lim nn nx l y →∞=，其中l 为有限数，或+∞，或-∞．例11．求：112lim ()p p pp n n p N n +→∞++⋅⋅⋅+∈． 解：令112, , p p p p n n x n y n n N +=++⋅⋅⋅+=∈，则由定理1，得：112lim p p p p n n n +→∞++⋅⋅⋅+=11(1)lim (1)p p p n n n n ++→∞+=+-1(1)1lim (1)1(1)12p n p p n p p p p n n →∞-+=+⋅++-+⋅⋅⋅+． 注：本题亦可由方法五（即定积分定义）求得，也较为简便，此处略．例12．设02ln nk nk n CS n ==∑，求：lim n n S →∞． 解：令2n y n =，则{}n y 单调递增数列，于是由定理2得：lim n n S →∞=02ln lim nknk n C n =→∞∑110022ln ln lim (1)n nk k n nk k n C C n n++==→∞-=+-∑∑01ln 1lim 21nk n n n k n =→∞+-+=+∑11(1)ln(1)ln lim 21n k n n n k n +=→∞++-=+∑ 1ln()(1)ln(1)ln ln(1)1lim lim 2122nn n n n n n n n n n →∞→∞+++--+===+．注：stolz 定理是一种简便的求极限方法，特别对分子、分母为求和型，利用stolz 定理有很大的优越性，它可以说是求数列极限的洛必达（L'Hospita ）法则． 8．利用级数求和求数列极限由于数列与级数在形式上的统一性，有时数列极限的计算可以转化为级数求和，从而通过级数求和的知识使问题得到解决．例13．求：212lim()n n na a a→∞++⋅⋅⋅+，(1)a >． 解：令1x a =，则1x <，考虑级数：1nn nx ∞=∑．∵11(1)lim lim 1n n n n n n a n x x a nx ++→∞→∞+==<， ∴此级数是收敛的．令1()nn S x nx ∞==∑11n n x nx∞-==⋅∑，再令11()n n f x nx ∞-==∑，∵111()xxn n n n f t dt nt dt x ∞∞-=====∑∑⎰⎰1xx-；∴21()(1(1)x f x x x '==--； 而2()()(1)x S x x f x x =⋅=-；因此，原式=1112()(1)a S a a ---==-．9．利用级数收敛性判断极限存在由于级数与数列在形式上可以相互转化，使得级数与数列的性质有了内在的密切联系，因此数列极限的存在性及极限值问题，可转化为研究级数收敛性问题． 例14．设00x >，12(1)2n n nx x x ++=+(0, 1, 2, )n =⋅⋅⋅，证明：数列{}n x 收敛，并求极限lim nn x →∞． 证：由00x >，可得：0n x >(0, 1, 2, )n =⋅⋅⋅，令2(1)(), (0)2x f x x x+=>+， 则2210'()(2)2f x x <=<+，且12(1)(), 0, (0, 1, 2, )2n nn n nx f x x x n x ++==>=⋅⋅⋅+， 考虑级数：10n n n x x ∞+=-∑；由于11n n n n x x x x +--=-11()()n n n n f x f x x x ---=-11'()()12n n n n f x x x x ξ---<-；所以，级数10n n n x x ∞+=-∑收敛，从而10()n n n x x ∞+=-∑收敛．令()10nn k k k S x x +==-∑10n x x +=-，∵lim n n S →∞存在，∴10lim lim n n n n x x Sl +→∞→∞=+=（存在）；对式子：12(1)2n n n x xx ++=+，两边同时取极限：2(1)2l l l+=+，∴l =或l =（舍负）；∴lim nn x →∞= 例15．证明：111lim(1ln )23n n n→∞++⋅⋅⋅+-存在．（此极限值称为Euler 常数）． 证：设1111ln 23n a n n =++⋅⋅⋅+-，则1n n a a --=[]1ln ln(1)n n n---； 对函数ln y n =在[1, ]n n -上应用拉格朗日中值定理， 可得：1ln ln(1) (01)1n n n θθ--=<<-+，所以1211111(1)(1)n n a a n n n n n θθθ---=-=<-+-+-； 因为221(1)n n ∞=-∑收敛，由比较判别法知：12n n n a a ∞-=-∑也收敛， 所以lim nn a →∞存在，即111lim(1ln )23n n n→∞++⋅⋅⋅+-存在． 10．利用幂级数求极限利用基本初等函数的麦克劳林展开式，常常易求出一些特殊形式的数列极限． 例16．设11sin sin , sin sin(sin ) (2, 3, )n n x x x x n -===⋅⋅⋅，若sin 0x >，求：sin n n x →∞． 解：对于固定的x ，当n →∞时，1sin n x单调趋于无穷，由stolz 公式，有： 2222111lim sin lim lim 111sin sin sin n n n n n n n n n n x x x x →∞→∞→∞++-==-221lim 11sin (sin )sin n n n x x→∞=-46622220002244221()1sin 3lim lim lim 111sin (())sin 3t t t t t o t t t t t t t t o t t t +++→→→-⋅+⋅===----+46622004411()1()33lim lim 311()(1)33t t t t o t t o t t o t o ++→→-⋅+-⋅+===++． 11．利用微分中值定理求极限拉格朗日中值定理是微分学重要的基本定理，它利用函数的局部性质来研究函数的整体性质，其应用十分广泛．下面我们来看一下拉格朗日中值定理在求数列极限中的应用．例17．求：2lim (arctan arctan )1n a an n n →∞-+，(0)a ≠． 解：设()arctan f x x =，在[, 1a an n+上应用拉格朗日中值定理， 得：21()()( [, ]1111a a a a a af f n n n n n nξξ-=-∈++++，故当n →∞时，0ξ→，可知：原式22lim 11n a nn a n ξ→∞=⋅⋅=++． 12．巧用无穷小数列求数列极限引理：数列{}n x 收敛于a 的充要条件是：数列{}n x a -为无穷小数列． 注：该引理说明，若lim nn x a →∞=，则n x 可作“变量”替换：令n n x a α=+，其中{}n α是一个无穷小数列． 定理1：若数列{}n α为无穷小数列，则数列{}n α也为无穷小数列，反之亦成立． 定理2：若数列{}n α为无穷小数列，则数列12{}nnααα++⋅⋅⋅+也为无穷小数列．推论1：设数列{}n α为无穷小数列，则数列12{}nnααα++⋅⋅⋅+也为无穷小数列．例18．（算术平均收敛公式）设lim n n x a →∞=，求极限12limnn x x x n→∞++⋅⋅⋅+．解：由lim nn x a →∞=，作“变量”代换，令n n x a α=+，其中{}n α是一无穷小数列； 由定理2的结论有：12lim n n x x x n →∞++⋅⋅⋅+12()()()lim n n a a a nααα→∞++++⋅⋅⋅++= 1212()()lim lim 0n n n n na a a a n nαααααα→∞→∞+++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+==+=+=．此题还可以用方法1（定义法）证明，也可通过方法7（stolz 公式）求得，此处略．例19．设lim n n x a →∞=，lim n n y b →∞=，求极限1211lim n n n n x y x y x y n-→∞++⋅⋅⋅+．解：由lim n n x a →∞=，lim n n y b →∞=，作“变量”代换，令n n x a α=+，n n y b β=+，其中{}n α，{}n β都是一无穷小数列， 故1211lim n n n n x y x y x y n -→∞++⋅⋅⋅+11()()()()lim n n n a b a b nαβαβ→∞+++⋅⋅⋅+++= 1111lim n n n n n ab b a n n n ααββαβαβ→∞+⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅+⎡⎤=+++⎢⎥⎣⎦ 因为0n β→()n →∞，所以{}n β有界数列，即n M β≤， 从而结合上述推论1，有：12110 ()nn n M n nnααααβαβ++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅≤⋅→→∞，再根据定理1，即有：110 ()n n n nαβαβ+⋅⋅⋅→→∞；又由定理2，可知：10na nββ+⋅⋅⋅+⋅→，10 ()nb n nαα+⋅⋅⋅+⋅→→∞；∴1211lim n n n n x y x y x y ab n-→∞++⋅⋅⋅+=．注：利用无穷小数列求数列极限通常在高等数学和数学分析教材中介绍甚少，但却是一种很实用有效的方法．用这种方法求某类数列的极限是极为方便的． 13．利用无穷小的等价代换求某些函数列的极限定理：设函数()f x 、()g x 在0x =的某个领域有意义，()0g x >，0()lim 1()x f x g x →=，且当n →∞时，0mn a →(1, 2, 3, )m =⋅⋅⋅，11lim ()lim ()nnmn mn n n m m f a g a →∞→∞===∑∑，则在右端极限存在时成立．例20．求极限1lim 1)nn i →∞=∑．解：令()1f x =-，1()3g x x =，当0x →1x ~，由定理1，得：2111111lim 1)lim 3326nnn n i i i n→∞→∞===⋅=⋅=∑∑． 例21．求：2231lim (1)nn i i a n →∞=+∏，（a 为非零常数）． 解：原式2331exp lim ln(1)nn i i a n →∞=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑；令()ln(1)f x x =+，当0x →时，ln(1)x x +~， 由定理1，得：22333311lim ln(1)lim nnn n i i i i a a n n→∞→∞==+=∑∑223(1)(21)1lim 63n n n n a a n →∞++==；∴2231lim (1)nn i i a n →∞=+=∏21exp()3a ． 注：我们知道，当0x →时，函数sin , tan , arcsin , arctan , 1, ln(1)x x x x x e x -+都x 与等价，倘若熟悉这些等价函数，观察它们与本文定理中的()f x 的关系，把求某些函数列极限问题转化为求熟知的数列极限问题，这样就会起到事半功倍的效果． 14．利用压缩映射原理求数列极限定义1：设()f x 在[, ]a b 上有定义，方程()f x x =在[, ]a b 上的解称为()f x 在[, ]a b 上的不动点． 定义2：若存在一个常数k ，且01k ≤<，使得[, ]x y a b ∀∈、有()()f x f y k x y -≤-，则称()f x 是[, ]a b 上的一个压缩映射．压缩映射原理：设称()f x 是[, ]a b 上的一个压缩映射且0x ∈[, ]a b ，1()n n x f x +=，对n N ∀∈，有[, ]n x a b ∈，则称()f x 在[, ]a b 上存在唯一的不动点c ，且lim nn x c →∞=． 例22．设12ax =，212n n a x x ++=(01)a <<，1, 2, n =⋅⋅⋅，求lim nn x →∞． 解：考察函数2()22a x f x =+，1[0,2ax +∈， 易见对1[0, ]2a x +∀∈，有：21()2n n n a x x f x ++==，11[0, 22a a x +=∈，1()12af x x +'=≤<； 所以，()f x 是压缩的，由压缩映射原理，数列{}n x 收敛．设lim nn x c →∞=，则c 是222a x x =+在1[0, ]2a +的解，解得1c =，即lim 1n n x →∞=例23．证明：数列n x =（n 个根式，14a >，1, 2, n =⋅⋅⋅）极限存在，并求lim nn x →∞．解：易知：n x =，考察函数：()f x =，[0, )x ∈+∞且在[0, )+∞上有：1f '<，因此，()f x 在[0, )+∞上是压缩的；1[0, )x =+∞，1()n n x f x +=，由压缩映射原理，数列{}n x 收敛且极限为方程：()x f x ==的解，解得：lim n n x →∞=本题也可通过方法三（单调有界定理）解得，此处略．注：压缩映射原理在实分析中有着十分广泛的应用，如用它可十分简单的证明稳函数存在定理、微分方程解的存在性定理，特别的在求一些数列极限中有着十分重要的作用，往往可以使数列极限问题得到简便快速的解决．15．利用矩阵求解一类数列的极限（1）若数列的递推公式形如：12n n n x px qx --=+且已知01x x 、，其中p q 、为常数且0p ≠，0q ≠，2, 3, n =⋅⋅⋅；解：可将递推公式写成矩阵形式，则有1111201010n n n n n x x x p q p q x x x ----⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⋅⋅⋅= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭，2, 3, n =⋅⋅⋅，从而可利用线性代数知识求出n x 的表达式，并进一步求出lim nn x →∞．（2）若数列的递推公式形如：11n n n ax bx cx d--+=+且已知0x ，其中0c ≠且ad bc ≠，1, 2, n =⋅⋅⋅，解法1：令211n n n y cx d y ---+=，则1121()n n n y x d c y ---=-，11()n n n yx d c y -=-， 从而有：121211()(())n n n n n n y yy a d d b c y c y y ------=-+⋅，整理得：12()()n n n y a d y bc ad y --=++-，再由（1）可以求解． 解法2：设与关系式010ax b x cx d +=+对应的矩阵为a b A c b ⎛⎫= ⎪⎝⎭，由关系式11n nn ax b x cx d --+=+； 逐次递推，有00n nn n n a x b x c x d +=+，其对应的矩阵为nn n n a b B c d ⎛⎫= ⎪⎝⎭， 利用数学归纳法易证得n B A =，通过计算n A 可求出n x 的表达式，并进一步求出lim nn x →∞． 例24．证明：满足递推公式11(1)n n n x x x αα+-=+-(01)α<<的任何实数序列{}n x 有一个极限，并求出以α、0x 及1x 表示的极限．解：由已知可得：111111200111010n n n n n n x x x x A x x x x αααα-------⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭，（110A αα-⎛⎫=⎪⎝⎭）； 矩阵A 的特征值121, 1λλα==-，对应的特征向量分别为：''12(1, 1), (1, 1)ξξα==-；令1211(, )11P αξξ-⎛⎫== ⎪⎝⎭，则11001P AP α-⎛⎫= ⎪-⎝⎭，从而有：()()11111111111111120101n n n AP P ααααα----⎛⎫⎛⎫--⎛⎫⎛⎫==⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪----⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭()()()()111111121111n nn n ααααααα--⎛⎫---+- ⎪= ⎪----+-⎝⎭； 于是，101(1(1))(1(1))2n n n x x x αααα=--+-+-⎡⎤⎣⎦-． 因为11α-<，所以lim(1)0nn α→∞-=，从而[]011lim (1)2n n x x x αα→∞=-+-． 例25．已知斐波那契数列定义为：1101 (1, 2, 1)n n n F F F n F F +-=+=⋅⋅⋅==；；若令1n n n F x F +=，01x =且111n n x x -=+，(1, 2, )n =⋅⋅⋅，证明极限lim nn x →∞存在并求此极限． 解：显然1011x x =+，相应矩阵0111A ⎛⎫= ⎪⎝⎭的特征值12 λλ==，对应的特征向量分别为：''12 1), 1)ξξ==；令()21121211, 111111P λλλλξξ⎛⎫--⎛⎫ ⎪==== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭⎝⎭，11211P λλ-⎫=⎪--⎭； 则有：11200P AP λλ-⎛⎫= ⎪⎝⎭；于是11112121112121200nn n n n nn n n n n A P P λλλλλλλλλλ---++--⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭；从而，()111212111212, 1, 2, n n n nn nn n n x n λλλλλλλλ--++-+-==⋅⋅⋅-+-， 由于211λλ<，上式右端分子、分母同时除以1n λ， 再令n →∞，则有：1lim limn n n n n F x F →∞→∞+==． 注：求由常系数线性递推公式所确定的数列的极限有很多种方法，矩阵解法只是其一，但与之相关的论述很少，但却简单实用．。
求数列极限的方法
求数列极限的方法一、引言数列是数学中一个重要的概念，它是由一系列有序的数按照一定规律排列而成。
在数学中，我们经常需要研究数列的性质，尤其是数列的极限。
数列的极限是指当数列中的数值逐渐接近一个固定的值时，这个固定值就是数列的极限。
本文将介绍几种常见的方法来求解数列的极限。
二、数列极限的定义数列的极限是指当数列的项无限接近某个固定的值时，这个固定的值就是数列的极限。
数列的极限可以是有限的实数，也可以是无穷大或无穷小。
三、数列极限的求解方法1. 递推法递推法是求解数列极限的一种常用方法。
当数列的每一项都可以通过前一项来递推得到时，我们可以通过递推关系式来求解数列的极限。
例如，对于等差数列an = a1 + (n-1)d，其中a1为首项，d为公差，我们可以通过递推关系式an = an-1 + d来求解数列的极限。
2. 收敛法收敛法是求解数列极限的另一种常用方法。
当数列的每一项都是有界的，并且数列的差值趋近于0时，我们可以通过数列的收敛性来求解数列的极限。
例如，对于数列an = 1/n，我们可以通过证明数列的收敛性来求解数列的极限。
3. 夹逼法夹逼法是求解数列极限的一种重要方法。
当数列的每一项都被夹在两个已知的数列之间，并且这两个数列的极限相等时，我们可以通过夹逼法来求解数列的极限。
例如，对于数列an = sqrt(n)/n，我们可以通过夹逼法来求解数列的极限。
4. 递归法递归法是求解数列极限的一种常见方法。
当数列的每一项都可以通过前几项来递归得到时，我们可以通过递归关系式来求解数列的极限。
例如，对于斐波那契数列an = an-1 + an-2，其中a1 = 1，a2 = 1，我们可以通过递归关系式来求解数列的极限。
四、案例分析现在，我们通过几个具体的数列来演示上述方法的应用。
1. 求解等差数列的极限考虑数列an = 2n + 3，首先我们可以使用递推法来求解数列的极限。
由递推关系式an = an-1 + 2，我们可以得到a2 = a1 + 2，a3 = a2 + 2，以此类推。
高考数学冲刺数列极限的求解方法
高考数学冲刺数列极限的求解方法在高考数学中，数列极限是一个重要的考点，也是许多同学感到棘手的问题。
在最后的冲刺阶段，掌握有效的求解方法对于提高成绩至关重要。
接下来，让我们一起深入探讨数列极限的求解方法。
一、数列极限的基本概念首先，我们要明确数列极限的定义。
如果当项数 n 无限增大时，数列的通项 an 无限趋近于一个常数 A，那么就称 A 是数列{an}的极限，记作lim(n→∞） an ＝ A。
理解这个定义是求解数列极限的基础。
二、常见的数列极限类型1、简单数列的极限对于一些简单的数列，如常数数列{an ＝ C}，其极限就是这个常数C；对于等差数列{an ＝ a1 ＋（n 1)d}，当 n 趋向于无穷大时，如果公差 d ＝ 0，则极限为 a1；如果d ≠ 0，则数列没有极限。
2、等比数列的极限对于等比数列{an ＝ a1 q^（n 1)｝，当|q| ＜ 1 时，极限为 0；当 q ＝ 1 时，极限为 a1；当|q| ＞ 1 时，数列没有极限。
三、数列极限的求解方法1、利用定义求解直接根据数列极限的定义来进行求解。
通过分析数列通项与极限值之间的差距，随着 n 的增大，这个差距趋向于零，从而证明极限的存在并求出极限值。
例如，对于数列{an ＝ 1 ／ n}，要证明其极限为 0。
对于任意给定的正数ε，要找到一个正整数 N，使得当 n ＞ N 时，｜1 ／ n 0| ＜ε 成立。
因为|1 ／ n 0| ＝ 1 ／ n，所以只要取 N ＝ 1 ／ε ＋ 1（x表示不超过 x 的最大整数），当 n ＞ N 时，就有 1 ／ n ＜ 1 ／ N ＜ε，从而证明了lim(n→∞） 1 ／ n ＝ 0。
2、四则运算法则若lim(n→∞） an ＝ A，lim(n→∞） bn ＝ B，则有：（1）lim(n→∞）（an ± bn) ＝ A ± B（2）lim(n→∞）（an bn) ＝ A B（3）lim(n→∞）（an ／ bn) ＝ A ／ B （当B ≠ 0 时）例如，求lim(n→∞）（2n ＋ 1) ／（3n 1)，可以将分子分母同时除以 n，得到lim(n→∞）（2 ＋ 1 ／ n) ／（3 1 ／ n) ＝ 2 ／ 3。
数列极限求解的几种常用方法
证明数列极限的方法
证明数列极限的方法
证明数列极限的方法有以下常用的几种：
1. ε-N方法：根据极限的定义，给定一个很小的正数ε，要证明数列{a_n}的极限为L，则需要找到一个正整数N，使得当n>N时，a_n - L <ε。
这种方法常用于证明数列的极限存在和确定极限值。
2. 递推关系法：对于一些特殊的数列，可以通过推导出其递推关系来证明其极限存在及极限值。
例如斐波那契数列和等比数列的极限。
3. 子数列法：如果数列{a_n}的极限存在，但不易直接求出或证明，则可以考虑提取一个子数列{a_{n_k}}，其中n_k是一个较大的整数序列，再证明该子数列的极限存在，并与原数列的极限相等。
4. Cauchy收敛准则：对于给定的数列{a_n}，如果对于任意给定的正数ε，存在正整数N，使得当m,n>N时，a_m - a_n <ε，那么数列{a_n}的极限存在。
这种方法常用于证明数列的柯西收敛性。
以上为数列极限的常用证明方法，具体应根据数列的性质和问题的要求选择合适的方法进行证明。
数列极限的几种求法
数列极限的几种求法一、定义法:数列极限的定义如下:设{n a }是一个数列,若存在确定的数a,对ε∀>0 ∃N>0使当n>N 时,都有a a n -<ε则称数列{n a }收敛于a ，记为n n a ∞→lim =a ，否则称数列{n a }不收敛（或称数列{n a }发散）。
故可从最原始的定义出发计算数列极限。
例1、 用ε-N 方法求 nn n 1lim +∞→解：令 n n 1+=t+1 则 t>0∴ n+1=nt )1(+2)1(2)1(122t n n t n n nt -≥+-++≥ΛΛ ∴ 12)1(4)1()1(211-≤-≤-+≤=-+n n n n n n n t n n ∴ε∀>0 取 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=142εN 则当N n >时，有 ε<-≤-+1211n n n∴n n n 1lim +∞→=1二、单调有界法： 首先我们介绍单调有界定理，其内容如下：在实数系中，有界的单调数列必有极限。
证明：不妨设{n a }为有上界的递增数列。
由确界原理，数列{n a }有上界，记为sup =a {n a }。
以下证明a 就是{n a }的极限。
事实上，ε∀>0，按上确界的定义，存在数列{n a }中某一项N a ，使得N a a <-ε 又由{n a }的递增性，当N n ≥时有εε+<<-a a a n ，这就证得 a a n n =∞→lim 。
同理可证有下界的递减数列必有极限，且其极限即为它的下确界。
例2、证明数列ΛΛΛ,222,22,2+++ 收敛，并求其极限。
证：222Λ++=n a ，易见数列{n a }是递增的。
现用数学归纳法来证明{n a }有上界。
显然 221<=a 。
假设2<n a ,则有22221=+<+=+n n a a ，从而对一切n 有2<n a ,∑=∞→n k n k n 141lim ε即{n a }有上界。
数列极限的三种求法
数列极限的三种求法摘要本文介绍三种求数列极限的方法，主要有施笃兹法、比值法、级数求和法，同时，通过适当的例子讨论了这些方法的特点、适用范围、要注意的问题等等。
对同学求数列极限有非常好的指导、借鉴作用。
关键词数列极限；施笃兹法；级数求和一、引言极限是分析数学中最基本的概念之一，用以描述变量在一定的变化过程中的终极状态。
公元前5世纪，希腊数学家安提丰（Antiphon）在研究化圆为方问题时创立了割圆术，即从一个简单的圆内接正多边形（正方形、正六边形）出发，把每边所对的圆弧二等分，联结分点，得到一个边数加倍的圆内接正多边形，当重复这一步骤足够多次时，所得圆内接正多边形面积与圆面积之差将小于任何给定的限度。
在我国古代，朴素的、直观的极限思想也有记载。
例如，中国古代的《墨经》中载有“穷，或有前，不容尺也”，《庄子·天下》中载有“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，公元3世纪我国数学家刘徽创立的割圆术，其中都包含了深刻的极限思想。
极限是现代数学分析奠基的基本概念，函数的连续性、导数、积分以及无穷级数的和等都是用极限来定义的。
可见，研究数列极限是十分有意义的。
在数学分析中介绍了很多求数列极限的方法，常见的有：定义法、数列求和法、定积分定义法、单调有界原理、同限夹挤定理等。
上述方法在求常见的数列极限时比较有效，但遇到一些特殊的数列就很难求出、甚至无从下手。
为此我们介绍三种特殊的求极限的方法主要有施笃兹法、比值法、级数求和法。
这些方法对于求一些特殊的数列极限有很重要的作用。
二、数列极限的三种求法1.施笃兹法施笃兹法被称为求数列极限的洛必达法则，对一些不能用上述洛必达法则方法求的数列极限如■■，有时可用下面施笃兹法。
命题1（施笃兹法）给定数列Tn可以写成Tn=■且■yn=∞，y■>y■，若■■存在，则■=■■。
例1 求■■解令y■=1■+3■+……+（2n-1）■，z■=2■+4■+……+（2n）■显然z■→∞，z■>z■满足施笃兹定理，从而有■■=■■=12.比值法一般来说，n次根式的数列极限■■比较难求，我们通过下面的命题2将一些n次根式的数列极限转化为较为简单的比值数列极限■■来处理，能起到很好效果。
数列求极限的方法总结
数列求极限的方法总结1. 数列的收敛性在数学中，我们经常需要研究数列的极限。
首先，我们需要确定数列是否收敛。
一个数列收敛是指当n趋近于无穷大时，数列的值逐渐趋近于一个常数。
数列不收敛，则意味着数列的值在无穷大的范围内没有趋近于一个特定的值。
常用的方法来判断数列的收敛性有：•利用定义：若存在一个常数L，使得对于任意给定的$\\epsilon>0$，存在自然数N>0，使得当n>N时，$|a_n-L|<\\epsilon$，则数列a n收敛于L。
•利用数列的增减性：若数列a n单调递增且有上界，则数列a n收敛。
•利用数列的单调性：若数列a n单调递增或单调递减，则数列a n收敛。
2. 常用的数列极限求解方法对于已经确定收敛的数列a n，我们可以使用以下方法求解它的极限。
2.1 代入法对于一些简单的数列，可以直接通过代入法求得它的极限。
代入法是将数列的项逐一代入到极限定义中进行计算。
例如，考虑数列$a_n = \\frac{1}{n}$，我们可以代入$n=1,2,3,\\ldots$，计算出相应的数值：$a_1 = \\frac{1}{1} = 1$$a_2 = \\frac{1}{2} = 0.5$$a_3 = \\frac{1}{3} \\approx 0.33$…可以观察到数列a n随着n的增大逐渐趋近于0。
因此，我们可以推断出数列a n的极限为0。
2.2 常用的极限计算公式有一些常用的数列极限计算公式，可以帮助我们快速求解一些特定数列的极限。
2.2.1 基本公式•当k为常数时，$\\lim\\limits_{n\\to\\infty}k = k$•$\\lim\\limits_{n\\to\\infty} \\frac{1}{n} = 0$•$\\lim\\limits_{n\\to\\infty} \\frac{1}{n^k} = 0$，其中k为正整数2.2.2 通项公式对于一些有通项公式的数列，我们可以通过直接计算通项公式在n趋近于无穷大时的极限来求解数列的极限。
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求数列极限的几种典型方法首先我们要知道数列极限的概念:设{}a n为数列，为定数，若对任给的正数，总存在正整数N ，使得当nN 时有ε<-a an，则称数列{}a n收敛于，定数则称为数列{}a n的极限，并记作a a a an nn →=∞→或lim （∞→n ）。
若数列没有极限，则称{}a n不收敛，或称{}a n为发散数列。
下面我们来研究求数列极限的几种方法：方法一：应用数列极限的定义 例一：证明01lim=∞→nn α，这里为正数。
证明：由于nnαα101=-故对任给的0>ε，只要取111+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=εαN ，则当N n >时就有εαα<<Nn11这就证明了01lim=∞→nn α。
用定义求数列极限有几种模式： （1）0>∀ε，作差a an-，解方程ε<-a a n ，解出()εf n >，则取()εf N =或() ,1+=εf N（2）将a an-适当放大，解出()εf n >；（3）作适当变形，找出所需N 的要求。
方法二：（迫敛性）设收敛数列{}{}b a nn,都以为极限，数列{}c n满足：存在正整数N,当Nn 0>时有：b c a nnn≤≤则数列{}c n收敛，且a cnn =∞→lim 。
例二：求数列{}nn 的极限。
解：记h an n nn +==1，这里0>h n （)1>n ，则有h h nnn n n n 22)1()1(-⋅>=+ 由上式的120-<<n h n )1(>n ,从而有 12111-+≤+=≤n h a n n 数列⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+121n 是收敛于1的，因为任给的0>ε，取ε221+=N ，则当N n >时有ε<--+1121n ，于是上述不等式两边的极限全为1，故由迫敛性证得1lim =∞→n n n 。
方法三：（单调有界定理）在实系数中，有界的单调数列必有极限。
例三：设,2,1,111132=++++=n na n ααα其中实数2≥α，证明数列{}a n收敛。
证明：显然数列{}a n是递增的，下证有上界，事实上，na n 222111132++++≤212)111()3121()211(1)1(13212111<-=--++-+-+=⋅-++⨯+⨯+≤n n n nn于是由单调有界定理知{}a n收敛。
方法四：对于待定型1∞利用=+∞→)11(lim nnn e例四：求)211(lim nnn +∞→解：因=+∞→)211(lim 2n nn e ，而)211(lim n nn +∞→.)211(lim n nn +∞→==+∞→)211(lim 2nnn e即e n n n =∞→⎥⎦⎤⎢⎣⎡+)211(lim 2故e nnn =+∞→)211(lim方法五：（柯西收敛准则）数列{}a n收敛的充要条件是：对任给的0>ε，存在正整数N ，使得当n ，m N >时，有ε≤-aa mn例五：证明任一无限十进小数=0. b b b n21的n 位不足近似（n=1，2，）所组成的数列,10,,10,101010102212211n n b b b b b b ++++满足柯西条件（从而收敛），其中为9,,2,1,0 中的一个数， ,2,1=k证明：记101022110n n nb b b a+++= ，不妨设m n >，则有1010102211nnm m m m m n b b b a a +++=-++++mmmn mm n m 11)11(1)11011(9101010101011<<-=+++≤---+对任给的0>ε，取ε1=N ,则对一切N m n >>，有ε<-aa mn这就证明了题目满足柯西条件，从而收敛。
方法六：Stolz 定理：设n>N 时，yy n n1+<且+∞=∞→ynn lim ，若lyy xx n nn n n =----∞→11lim（为有限数或无穷大），则l yy x x y x n nn n n nnn =--=--∞→∞→11lim lim例六：求nnn αααα11121lim ---∞→+++ （)0>α解：nnn αααα11121lim ---∞→+++ =)1(lim1---∞→n n n n ααα21)1(2)1(!212211lim)11(lim=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+--=-=-∞→-∞→-n n nnn nn n o n n n ααααααααα 方法七：形如)(1x xn n f =+数列极限例七：设x x nn k+=+11，其中k 与为正数，则{}x n收敛于的正k x x =+2根。
解：因为0,1>k x ，所以对一切n 有k xn<<0，则{}x n 是一有界数列，但非单调。
事实上，若01<--x x n n，则0)1)(1()(111>++-=---+x x x x x x n n n n n n k ，考察)1)(1()(111x x x x x x n n n n n n k --+++-=-由于k x x xx n n n n+=++>++-+1)1(1)1)(1(11故x x kkx x x x n n n n n kk 12111)1(1-<<-+<-+--+∑∞=+-11n n n x x收敛，从而收敛，由于0>x n ，则00lim ≥=∞→x x n n在等式x x nn k +=+11两边取极限，得k x x =+020，故是方程k x x =+2的正根。
方法八：利用积分求数列极限众所周知，如果()x f 在[]b a ,上正常可积，则[]∑⎰=∞→=nk nknn xbaf d x f 1lim δ，其中()n k k a f nab fknn ,,2,1,, =+=-=δδ。
对于反常积分，我们可以证明如下结论：命题1：设()x f 在（0，1) 是单调的，x=0，x=1可以是()x f 的奇点，如果()⎰1dxx f 收敛，则()∑⎰-=∞→=⎪⎭⎫ ⎝⎛11101lim n k x n d x f n k f n命题2：设()x f 在（0，单调，且()⎰∞dxx f 收敛，则()=∑+∞=→+1lim 0n h nh f h ()⎰∞dxx f例八：设常数1>a ，试求极限∑=-∞→-+nk nkn ka a n 11)1(lim解：令nka a n akaank nnkk11)1(11-+=-+=-则∑∑∑===≤≤-+n k n kn k k n k n k a a a n n na 1111)1(111 所以()11lnlim 11-==⎰∑=∞→a ax xnk k n d aa方法九：阶的估计法()()()())(0x g o x f x g x f ax =⇔→→ ()()()())(1x g x f x g x f ax ς⇔→→ ()()()())(0*x g x f A x g x f o ax =⇔≠→→ ()()()())(x g o x f A x g x f =⇔<特别的：()()A x f x f ≤⇔=1()[]0)1(→⇔=x F O x f在用阶的估计来求极限过程中需要初等函数()x f 的泰勒公式()()()()xxf n nk kk o k x f 1!+=+=∑()时0→x常用估计式有()0→x ：()()x e o x x 211++= ()()[]x xo x x 3221ln 2+-=+()()[]x x o x 2131++=+αα()()x x ox x 53!3sin 4+-=()()x xox 42!21cos 5+-= ()()x xox x 533tan 6++=更一般地：以上表达式中x 可换成()x f ，其中()0lim 0=→x f x ，例如：()⎪⎭⎫⎝⎛+-=+x o x x x sin sin 3221sin sin 1ln ()0→x例九：试证明()1ln 1lim =-∞→n n n n n 证明：因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++==n en o n n n n nn22ln 1ln ln 11 ()∞→n所以()⎪⎭⎫⎝⎛+=-n n no n n n ln ln 12()∞→n()⎪⎭⎫⎝⎛+=-n n o n n n n ln 1ln 1 ()∞→n从而()1ln 1lim =-∞→n n n n n 参考文献【1】 数学分析 上册第三版 华东师范大学数学系编 北京：高等教育出版社，2001 （2006重印）。
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