数列极限的收敛准则及其计算.ppt
第4讲 数列的极限的计算,一、数列极限收敛准则,二、数列极限的四则运算,一、数列极限的收敛准则,1.单调收敛原理,2.数列极限的夹逼准则,1.单调收敛原理,单调减少有下界的数列必有极限.,单调增加有上界的数列必有极限.,通常说成:单调有界数列必有极限.,由中学的牛顿二项式展开公式,证,类似地,有,又,等比数列求和,放大不等式,每个括号小于 1.,综上所述,数列xn是单调增加且有上界的,由单调有界原理可知,该数列的极限存在,通常将它记为 e,即,e 称为欧拉常数,它是一个无理数.,点击此处可了解欧拉,欧拉一身经历坎坷。他于1707年生于瑞士巴塞尔,20年后却永远离开了祖国。在他76年的生命历程中,还有25年住在德国柏林(17411766年),其余时间则留在俄国彼得堡。欧拉31岁时右眼失明,59岁时双目失明。他的寓所和财产曾被烈火烧尽(1771年),与他共同生活40年的结发之妻先他10年去世。,欧拉声誉显赫。12次获巴黎科学院大奖(17381772年)曾任彼得堡科学院、柏林科学院、伦敦皇家学会、巴塞尔物理数学会、巴黎科学院等科学团体的成员。,欧拉成就卓著。生前就出版了560种论著,另有更多未出版的论著。仅仅双目失明后的 17 年间,还口述了几本书和约400篇论文。欧拉是目前已知成果最多的数学家。欧拉聪明早慧,13岁入巴塞尔大学学文科,两年后获学士学位。第二年又获硕士学位。后为了满足父亲的愿望,学了一段时期的神学和语言学。从18岁开始就一直从事数学研究工作。欧拉具有超人的计算能力。法国天文学家、物理学家阿拉哥(D.F.J.Arago,17861853)说:“欧拉计算一点也不费劲,正像人呼吸空气、或像老鹰乘风飞翔一样。”,有一次,欧拉的两个学生计算一个复杂的收敛级数的和,加到第17 项时两人发现在第 50 位数字相差一个单位。为了确定究竟谁对,欧拉用心算进行了全部运算,准确地找出了错误。特别是在他双目失明后,运用心算解决了使牛顿头疼的月球运动的复杂分析运算。欧拉创用 a,b,c 表示三角形的三条边,用 A,B,C表示对应的三个角(1748);创用 表示求和符号(1755);提倡用 表示圆周率(1736);1727年用 e 表示自然对数的底;还用y 表示差分等等。十八世纪四十年代,欧拉的一些著作就已传到中国,如他在1748年出版的无穷分析引论。,2.数列极限的夹逼准则,设数列 xn,yn,zn 满足下列关系:,(2),则,想想:如何证明夹逼定理?,由于,想得通吧?,解,解,柯 西 A.L.Cauchy(17891857),业绩永存的 数学大师,柯西 1789 年8月21日出生于巴黎。父亲是一位精通古典文学的律师,与当时法国的大数学家拉格朗日和拉普拉斯交往密切。少年时代柯西的数学才华就颇受这两位大数学的赞赏,并预言柯西日后必成大器。在拉格朗日的建议下,其父亲加强了对柯西文学素质的培养,使得后来柯西在诗歌方面也表现出很高的才华。18051810年,柯西考入巴黎理工学校,两年后以第一名的成绩被巴黎桥梁公路学院录取,毕业时获该校会考大奖。1810年成为工程师。1815年获科学院数学大奖,1816年3月被任命为巴黎科学院院士,同年9月,被任命为巴黎理工学校分析学和力学教授。,由于身体欠佳,接受拉格朗日和拉普拉斯的劝告,放弃工程师工作,致力于纯数学研究。柯西在数学上的最大贡献是在微积分中引进了极限概念,并以极限为基础建立了逻辑清晰的分析体系。这是微积分发展史上的一个重大事件,也是柯西对人类科学发展所作的巨大贡献。1821年柯西提出了极限定义的方法,把极限过程用不等式刻划出来,后经维尔斯特拉斯改进为现在教科书上所说的极限定义或定义。当今所有微积分教科书都还(至少在本质上)沿用柯西关于极限、连续、收敛等概念。柯西对定积分作了系统的开创性的工作。他把定积分定义为和的极限,并强调在作定积分运算前,应判断定积分的存在性。,他首先利用中值定理证明了微积分基本定理。通过柯西以及后来维尔斯特拉斯的艰苦工作,使数学分析的基本概念得到严格化处理,从而结束了 200 年来微积分在思想上的混乱局面,并使微积分发展为现代数学最基础、最庞大的数学学科。数学分析严谨化的工作一开始就产生了很大的影响。在一次学术会议上柯西提出了级数收敛理论,会后,拉普拉斯急忙回家,关起门来,避不见人,直到将他所发表和未发表的与级数有关的论文和著作全部检查一遍,确认无误为止。,柯西一生撰写的数学论著有800多种。他是19 个科学院或著名学术团体的成员。1838年他还被授予男爵封号。他在学术上的贡献涉及到分析学、复变函数论、弹性力学、微分方程、群论、行列式、数论、解析几何、数值分析、微分几何、光学、天体力学等学科或学科分支。柯西一生最大的错误是“失落”了才华出众的年轻数学家伽罗华与阿贝尔的开创性的论文手稿,致使群论晚问世近半个世纪。1857年5月23日柯西病逝于巴黎。他的临终遗言:“人总是要死的,但他们的业绩永存。”,二、数列极限的四则运算,部分分式法,解,解,类似该例的做法,还可以得到下列结果:,证,证,