【数学分析】一道简单数列极限的多种解法

前言:今天突然心血来潮打算开这个坑,大概是记录自己一些想法和当做复习笔记的作用,之前已经做了两个数学的视频,但是做视频有点累,而且不蹭热点就没什么再生数。所以这次尝试用专栏的形式发出来,随便使用一下B站专栏的公式编辑功能,更新完全随缘,既然是第一题,那么就选一个非常简单的问题来讲解,(会用四种不同的方法来解答)话不多说,我们开始吧(为获得最佳阅读体验,建议在PC网页端浏览)。

题目:设,求
分析:为了严谨起见,我们先证明收敛.
先作差,有
因此单调递增.
又因为,所以
单调递增且有上界,由单调有界原则,
收敛.
解法一(利用积分的定义)
最简单直接的做法,没什么好说的
解法二(利用常数)
先给出下列命题:
①对数不等式: (当
时)
证明:令,注意到
,由
中值定理得,
,其中
介于
与
之间,不等式右端得证.对于左端使用类似的方法也可证出.当且仅当
时两边取等号.
取,得
,其中
为正整数
②数列收敛
证明:作差,得
由①得,,所以
单调递减。
同时,
所以单调递减且有下界,由单调有界原则,知
收敛.我们把
的极限记作
,称为
常数.
因为是
的子列,所以ta们会收敛到相同的极限.于是有:
解法三(利用夹逼定理)
由解法二的①知,有
化简,得
又因为
由夹逼定理知
解法四(利用恒等式)
④(恒等式)
设
则
令,注意到
的
级数展开为
,收敛域为
,取
,有
所以
参考文献:
[1]陈纪修,於崇华,金路.数学分析[M].北京:高等教育出版社2018.11
[2]裴礼文.数学分析中的典型问题与方法[M].北京:高等教育出版社2019.9
[3]谢惠民,恽自求,易法槐,钱定边.数学分析习题课讲义[M].北京:高等教育出版社2018.11
(完)
