第二章数列极限
第1节数列极限概念
一、教学目标:
1.了解数列极限的具体概念
2.掌握数列极限的计算方法
二、教学重点:
1.数列极限的定义
2.数列极限的计算
3.证明数列的敛散性
三、教学难点:
1.数列极限的—N定义
2.证明数列的敛散性
四、教学过程:
1.创设问题情景,引入课题
(1)知识回顾:
若函数f的定义域为全体正整数集合N,则称
f:NR或f(n), nN
为数列。因正整数N的元素可按由小到大的顺序排列,故数列f(n)也可写成
a,a,...,a,...,12n
或简单地记为{an},其中an称为该数列的通项。
(2)关于数列极限,先举一个我国古代有关的例子。
例1 古代哲学家庄周所著《庄子*天下篇》引用过一句话:“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,其含义是:一根长为一尺的木棒,每天截下一半,这样的过程可以无限制的持续下去。
把每天截下部分的长度列出如下(单位为尺):
1
1第一天截下,第二天截下
2
2个数列
,......,第n天截下
n
n
n
,......这样就得到一
1111,,...,,...或{} 222211
不难看出,数列 {}的通项 随着n的无限增大而无限接近于0.一
22
般的说,对于数列{a},若当n无限增大时 a能无限的接近某一个常数a,则
n
n
n
n
称此数列为收敛数列,常数a称为它的极限。
下面我们给出收敛数列及其极限的精确定义。
2.具体教学内容及例题
定义1设{an}为数列,a为定数。若对任意的正数,总存在正整数N,使得当n>N时有
|an-a|
则称数列{an}收敛于a,定数a称为数列{an}的极限,记作
limaa或aa(n)
n
n
n
读作“当n趋于无穷大时,{an}的极限等于a或an趋于a”。
若数列{an}没有极限,则称{an}不收敛,或称{an}为发散数列。
定义1常称为数列极限的—N定义
例2证明lim0,这里为正数。
n
n
证分析:这一题运用定义1来解决。由于
11|0| nn1
]1,当n>N时,便有 故对任给的>0,只要取N[
111
即 |0| nNn1
这就证明了0
n
n
例3证明
3n
3 lim
n
3n
分析由于
3n99|3|(n3)(1) n3n3n
9因此,对任给的>0,只要,便有
n3n
||(2)
n3
22
222
即当n
9
时,(2)式成立。又由于(1)式是在n3时成立,所以应该取
Nmax{3,(3)
9
证任给
学生思考:1.为什么(1)中要求n3?
q0,这里|q|1。
n
0,取Nmax{3,,当n>N时有(2)式成立。
9
2.N一定要求是正整数?
例4证明lim
n
证若q0,则结果是显然的。现在设0|q|1。记
1h1,则h0我们有
|q|
|q0||q|
(1h)
n
n
n
并由(1h)
n
1nh得到
n
11
|q|(4)
1nhnh
对任给0,只要取N,则当nN时,由(4)式得
h
|q0|。这就证明了limq0
n
n
n
学生思考:本例还有其他的解题方法?
(提示:可以运用对数函数y讨论)
lgx的严格增性来证明,留给同学们课下
3.对于定义的深入探讨
关于数列极限的
N定义,通过上面的几个例子,我们已经有了初步的
认识。但是,我们还需注意下面的几个重要的性质:
i .的任意性定义1中正数的作用在于衡量数列通项an与定数a的接近程度,愈小,表示接近的愈好;而正数可以任意小,说明an与a可以接近到任何程度。然而,尽管有其任意性,但一经给出,就暂时被确定下来,依
靠它求出N.又 既是任意小的正数,那么,3或 有事任意小正数。所
以|aa| 中可用,3或来代替。同时,正因为是任意小
的正数,我们可以限定小雨一个确定的正数。
ii.N的相应性一般来说,N随的变小而变大,由此,我们常把N写成N(),来强调N是依赖的。但这并不是意味着N是由唯一确定的,因为给定的,比如当N=100时,当n>N时有|aa|,则当N=101或者更大,
n
n
此不等式均成立。这里注重的是N的存在性,而不是它值的大小
iii.从几何意义上看,“当n>N时有|an
N的项都落在U(a;
a|”意味着:所有下标大于
n
)内。而在U(a;)之外,数列{a}中的项最多只有有
限个。由此,我们可写出数列极限的一种等价定义:
定义1任给
\'
0,若在U(a;)之外数列{a}中的项至多只有有限
n
n
项,则称数列{an}收敛于极限a
例5证明{n
}和{(1)}都是发散数列
证对任何aR,取0
1,则数列{n}中所有满足na1的无
穷多项显然都落在U(a;)之外,故{n}不以任何数a为极限,即{n}为发散数列。
{(1)}为发散数列,给学生自己证明。
n
五、课堂小结与评价
1.这节课我们主要讲解了数列极限的定义,同学们要掌握定义的内容,同时能够解决极限的计算问题。
2.能够证明一个数列的敛散性。
六、作业
学号:09020124 班级:09数本(2)班 姓名:徐洋