Test Arka: Różnice pomiędzy wersjami

Z Studia Informatyczne
Przejdź do nawigacjiPrzejdź do wyszukiwania
Arek (dyskusja | edycje)
Nie podano opisu zmian
Arek (dyskusja | edycje)
Nie podano opisu zmian
Linia 13: Linia 13:
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>


"'(1)"'
'''(1)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 19: Linia 19:
\limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1}</math><br>
\limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1}</math><br>


"'(2)"'
'''(2)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 25: Linia 25:
\limn\frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}</math><br>
\limn\frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}</math><br>


"'(3)"'
'''(3)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 31: Linia 31:
\limn\frac{-n+1}{n^2+2}.</math>
\limn\frac{-n+1}{n^2+2}.</math>


"'(1)"' Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2</math>
'''(1)''' Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2</math>


i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.<br>
i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.<br>


"'(2)"' Wykorzystać twierdzenie o dwóch ciągach.<br>
'''(2)''' Wykorzystać twierdzenie o dwóch ciągach.<br>


"'(3)"' Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.<br>
'''(3)''' Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.<br>


Sposób II.
Sposób II.
Linia 45: Linia 45:
oraz skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.
oraz skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.


"'(1)"'
'''(1)'''


Dzielimy licznik i mianownik przez <math>n^2</math> i dostajemy:
Dzielimy licznik i mianownik przez <math>n^2</math> i dostajemy:
Linia 79: Linia 79:
<br>
<br>


"'(2)"'
'''(2)'''


Zauważmy, że
Zauważmy, że
Linia 85: Linia 85:
<center><math>
<center><math>


\beginarray {ccccc}
\begin{array} {ccccc}


\displaystyle\frac{2n^2}{n\sqrt{n}}    & \le & \displaystyle\frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}\\
\displaystyle\frac{2n^2}{n\sqrt{n}}    & \le & \displaystyle\frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}\\
Linia 97: Linia 97:
+\infty                                &    &
+\infty                                &    &


\endarray
\end{array}


</math></center>
</math></center>
Linia 113: Linia 113:
<math>\displaystyle\limn \frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}=+\infty</math><br>
<math>\displaystyle\limn \frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}=+\infty</math><br>


"'(3)"'
'''(3)'''


"'Sposób I."'
'''Sposób I.'''


Zauważmy, że
Zauważmy, że
Linia 121: Linia 121:
<center><math>
<center><math>


\beginarray {ccccc}
\begin{array} {ccccc}


\displaystyle -\frac{n}{n^2} & \le & \displaystyle\frac{-n+1}{n^2+2} & \le & 0\\
\displaystyle -\frac{n}{n^2} & \le & \displaystyle\frac{-n+1}{n^2+2} & \le & 0\\
Linia 133: Linia 133:
0                            &    &                                &    & \\
0                            &    &                                &    & \\


\endarray
\end{array}


</math></center>
</math></center>
Linia 143: Linia 143:
<math>\displaystyle\limn \frac{-n+1}{n^2+2}=0.</math><br>
<math>\displaystyle\limn \frac{-n+1}{n^2+2}=0.</math><br>


"'Sposób II."'
'''Sposób II.'''


Dzieląc licznik i mianownik przez <math>n^2</math>
Dzieląc licznik i mianownik przez <math>n^2</math>
Linia 165: Linia 165:
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>


"'(1)"'
'''(1)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 171: Linia 171:
\limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2}</math><br>
\limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2}</math><br>


"'(2)"'
'''(2)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 177: Linia 177:
\limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3}.</math>
\limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3}.</math>


"'(1)"' Rozpisać symbol Newtona. Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2.</math><br>
'''(1)''' Rozpisać symbol Newtona. Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2.</math><br>


"'(2)"' Rozwiązać analogicznie do przykładu (1).
'''(2)''' Rozwiązać analogicznie do przykładu (1).


"'(1)"'
'''(1)'''


Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu
Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu
Linia 233: Linia 233:
\endaligned</math></center>
\endaligned</math></center>


"'(2)"'
'''(2)'''


Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu
Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu
Linia 289: Linia 289:
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>


"'(1)"'
'''(1)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 295: Linia 295:
\limn\frac{5^{n+1}+1+6^{n+1}}{3\cdot 6^n}</math><br>
\limn\frac{5^{n+1}+1+6^{n+1}}{3\cdot 6^n}</math><br>


"'(2)"'
'''(2)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 301: Linia 301:
\limn\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}</math><br>
\limn\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}</math><br>


"'(3)"'
'''(3)'''


<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
Linia 307: Linia 307:
\limn\frac{1+\frac{1}{4}+\frac{1}{16}+\ldots+\frac{1}{4^n}}{1+\frac{1}{3}+\frac{1}{9}+\ldots+\frac{1}{3^n}}.</math>
\limn\frac{1+\frac{1}{4}+\frac{1}{16}+\ldots+\frac{1}{4^n}}{1+\frac{1}{3}+\frac{1}{9}+\ldots+\frac{1}{3^n}}.</math>


"'(1)"' Wykonać dzielenie <math>6^n.</math><br>
'''(1)''' Wykonać dzielenie <math>6^n.</math><br>


"'(2)"' Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.<br>
'''(2)''' Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.<br>


Sposób II.
Sposób II.
Linia 317: Linia 317:
i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.<br>
i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.<br>


"'(3)"' Wykorzystać wzór na sumę skończonego
'''(3)''' Wykorzystać wzór na sumę skończonego


ciągu geometrycznego (patrz Uwaga [[##u.1.0100|Uzupelnic u.1.0100|]]).
ciągu geometrycznego (patrz Uwaga [[##u.1.0100|Uzupelnic u.1.0100|]]).


"'(1)"'
'''(1)'''


Wykonując dzielenie przez <math>6^n</math> dostajemy:
Wykonując dzielenie przez <math>6^n</math> dostajemy:
Linia 349: Linia 349:
<br>
<br>


"'(2)"'
'''(2)'''


"'Sposób I."'
'''Sposób I.'''


Zauważmy, że
Zauważmy, że
Linia 357: Linia 357:
<center><math>
<center><math>


\beginarray {ccccc}
\begin{array} {ccccc}


\displaystyle 0 & \le & \displaystyle\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2} & \le & \displaystyle\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}}\\
\displaystyle 0 & \le & \displaystyle\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2} & \le & \displaystyle\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}}\\
Linia 369: Linia 369:
&    &                                          &    & 0\\
&    &                                          &    & 0\\


\endarray
\end{array}


</math></center>
</math></center>
Linia 383: Linia 383:
<br>
<br>


"'Sposób II."'
'''Sposób II.'''


Dzieląc licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
Dzieląc licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
Linia 403: Linia 403:
</math></center>
</math></center>


"'(3)"'
'''(3)'''


Korzystając ze wzoru na sumę skończonego
Korzystając ze wzoru na sumę skończonego
Linia 537: Linia 537:
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>


"'(1)"'
'''(1)'''


<math>\displaystyle \limn (a_nb_n)
<math>\displaystyle \limn (a_nb_n)
Linia 543: Linia 543:
=\bigg(\limn a_n\bigg)\bigg(\limn b_n\bigg)</math>;<br>
=\bigg(\limn a_n\bigg)\bigg(\limn b_n\bigg)</math>;<br>


"'(2)"'
'''(2)'''


<math>\displaystyle \limn \frac{a_n}{b_n}
<math>\displaystyle \limn \frac{a_n}{b_n}
Linia 553: Linia 553:
<math>b_n\ne 0</math> dla <math>n\in\nn</math> oraz <math>\displaystyle\limn b_n\ne 0</math>).
<math>b_n\ne 0</math> dla <math>n\in\nn</math> oraz <math>\displaystyle\limn b_n\ne 0</math>).


"'(1)"' Skorzystać z faktu, że ciąg zbieżny jest ograniczony.
'''(1)''' Skorzystać z faktu, że ciąg zbieżny jest ograniczony.


Przy liczeniu granicy ciągu <math>\displaystyle\{a_nb_n\}</math> wykorzystać oszacowanie
Przy liczeniu granicy ciągu <math>\displaystyle\{a_nb_n\}</math> wykorzystać oszacowanie
Linia 569: Linia 569:
</math></center>
</math></center>


"'(2)"' Najpierw udowodnić, że
'''(2)''' Najpierw udowodnić, że


<math>\displaystyle \limn \frac{1}{b_n}
<math>\displaystyle \limn \frac{1}{b_n}
Linia 579: Linia 579:
Następnie wykorzystać punkt (1).
Następnie wykorzystać punkt (1).


"'(1)"'
'''(1)'''


Niech <math>\displaystyle\limn a_n=a</math> i <math>\displaystyle\limn b_n=b.</math>
Niech <math>\displaystyle\limn a_n=a</math> i <math>\displaystyle\limn b_n=b.</math>
Linia 663: Linia 663:
</math></center>
</math></center>


"'(2)"'
'''(2)'''


Niech <math>\displaystyle\limn a_n=a</math> i <math>\displaystyle\limn b_n=b</math>
Niech <math>\displaystyle\limn a_n=a</math> i <math>\displaystyle\limn b_n=b</math>
Linia 763: Linia 763:
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>


"'(1)"'
'''(1)'''


<math>\displaystyle\limn a_n =a\quad
<math>\displaystyle\limn a_n =a\quad
Linia 771: Linia 771:
\limn |a_n|=|a|</math>;<br>
\limn |a_n|=|a|</math>;<br>


"'(2)"'
'''(2)'''


<math>\displaystyle\limn a_n =0\quad
<math>\displaystyle\limn a_n =0\quad
Linia 779: Linia 779:
\limn |a_n|=0</math>;
\limn |a_n|=0</math>;


"'(1)"'
'''(1)'''


Udowodnić najpierw prostą nierówność:
Udowodnić najpierw prostą nierówność:
Linia 795: Linia 795:
</math></center>
</math></center>


"'(2)"' Wykorzystać jedynie definicję granicy ciągu.
'''(2)''' Wykorzystać jedynie definicję granicy ciągu.


"'(1)"'
'''(1)'''


Udowodnimy najpierw, że
Udowodnimy najpierw, że
Linia 927: Linia 927:
<br>
<br>


"'(2)"'
'''(2)'''


"<math>\displaystyle\Longrightarrow</math>":<br>
"<math>\displaystyle\Longrightarrow</math>":<br>

Wersja z 10:19, 4 sie 2006

Problemy ze wzorami na osiłku

M M M Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\large”): {\displaystyle {\large a^{\sum_{i=1}^{10}i}}}

Konwersja Arka Konwersja Arka 2 Konwersja Arka 3



Ciągi liczbowe. Ćwiczenia

Obliczyć następujące granice ciągów:

(1)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1}}

(2)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}}

(3)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{-n+1}{n^2+2}.}

(1) Podzielić licznik i mianownik przez n2

i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.

(2) Wykorzystać twierdzenie o dwóch ciągach.

(3) Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.

Sposób II.

Podzielić licznik i mianownik przez n2

oraz skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.

(1)

Dzielimy licznik i mianownik przez n2 i dostajemy:

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1} \ =\ \limn \frac{\displaystyle 2+\overbrace{\frac{1}{n^2}}^{\ra 0}}{\displaystyle 3-\underbrace{\frac{1}{n^2}}_{\ra 0}} \ =\ \frac{2}{3}, }

przy czym w ostatniej równości wykorzystujemy twierdzenia o

arytmetyce granic (dla sumy i iloczynu; patrz Twierdzenie Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|)

oraz fakt, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \frac{1}{n^2}=0}

(patrz Przykład Uzupelnic p.new.am1.w.03.210| i Twierdzenie

Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|).


(2)

Zauważmy, że

2n2nn2n2+n+2nn2n+

(przy czym ostatnią zbieżność Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \sqrt{n}=+\infty}

łatwo pokazać z definicji granicy niewłaściwej).

Zatem korzystając z twierdzenia o dwóch ciągach

(patrz Twierdzenie Uzupelnic t.new.am1.w.04.120|(a))

wnioskujemy, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \frac{2n^2+n+2}{n\sqrt{n}}=+\infty}

(3)

Sposób I.

Zauważmy, że

nn2n+1n2+201n00

Zatem korzystając z twierdzenia a trzech ciągach wnioskujemy,

że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \frac{-n+1}{n^2+2}=0.}

Sposób II.

Dzieląc licznik i mianownik przez n2

oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn \frac{-n+1}{n^2+2} \ =\ \limn\frac{\displaystyle \overbrace{-\frac{1}{n}}^{\ra 0}+\overbrace{\frac{1}{n^2}}^{\ra 0}}{\displaystyle 1+\underbrace{\frac{2}{n^2}}_{\ra 0}} \ =\ 0. }

Obliczyć następujące granice ciągów:

(1)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2}}

(2)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3}.}

(1) Rozpisać symbol Newtona. Podzielić licznik i mianownik przez n2.

(2) Rozwiązać analogicznie do przykładu (1).

(1)

Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \binom{n+2}{n} \ =\ \frac{(n+2)!}{n!\cdot 2!} \ =\ \frac{(n+1)(n+2)}{2} }

Zatem liczymy:

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\aligned”): {\displaystyle \aligned \graph \displaystyle \limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2} & = & \displaystyle \limn \frac{(n+1)(n+2)}{2n^2} \ =\ \limn\frac{n^2+3n+2}{2n^2}\\ & = & \displaystyle \limn\frac{1}{2} +\underbrace{\limn\frac{3}{2}\cdot\frac{1}{n}}_{=0} +\underbrace{\limn\frac{1}{n^2}}_{=0} \ =\ \frac{1}{2}. \endaligned}

(2)

Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \binom{n+3}{n} \ =\ \frac{(n+3)!}{n!\cdot 3!} \ =\ \frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6} }

Zatem liczymy:

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\aligned”): {\displaystyle \aligned \graph \displaystyle \limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3} & = & \displaystyle \limn \frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6n^3} \ =\ \limn\frac{n^3+6n^2+11n+6}{6n^3}\\ & = & \displaystyle \limn\frac{1}{6} +\underbrace{\limn\frac{1}{n}}_{=0} +\underbrace{\limn\frac{11}{6}\cdot\frac{1}{n^2}}_{=0} +\underbrace{\limn\frac{1}{n^3}}_{=0} \ =\ \frac{1}{6}. \endaligned}

Obliczyć następujące granice ciągów:

(1)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{5^{n+1}+1+6^{n+1}}{3\cdot 6^n}}

(2)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}}

(3)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn\frac{1+\frac{1}{4}+\frac{1}{16}+\ldots+\frac{1}{4^n}}{1+\frac{1}{3}+\frac{1}{9}+\ldots+\frac{1}{3^n}}.}

(1) Wykonać dzielenie 6n.

(2) Sposób I. Wykorzystać twierdzenie o trzech ciągach.

Sposób II.

Podzielić licznik i mianownik przez 32n

i skorzystać z twierdzeń o arytmetyce granic.

(3) Wykorzystać wzór na sumę skończonego

ciągu geometrycznego (patrz Uwaga Uzupelnic u.1.0100|).

(1)

Wykonując dzielenie przez 6n dostajemy:

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn\frac{5^{n+1}+1+6^{n+1}}{3\cdot 6^n} \ =\ \limn\frac{5}{3}\bigg(\frac{5}{6}\bigg)^n +\limn \frac{1}{3}\bigg(\frac{1}{6}\bigg)^n +\limn 2 \ =\ 2, }

gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego

(patrz Przykład Uzupelnic p.new.am1.w.03.220|).


(2)

Sposób I.

Zauważmy, że

02n+1+3n32n+22n+1+3n32n02(29)n+(13)n0

gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego.

Zatem korzystając z twierdzenie a trzech ciągach wnioskujemy,

że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}=0.}


Sposób II.

Dzieląc licznik i mianownik przez 32n

oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2} \ =\ \limn \frac{\displaystyle 2\cdot\bigg(\frac{2}{9}\bigg)^n+\bigg(\frac{1}{3}\bigg)^n}{\displaystyle 1+2\cdot\bigg(\frac{1}{9}\bigg)^n} \ =\ 0. }

(3)

Korzystając ze wzoru na sumę skończonego

ciągu geometrycznego (patrz Uwaga Uzupelnic u.1.0100|), mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn\frac{\displaystyle 1+\frac{1}{4}+\frac{1}{16}+\ldots+\frac{1}{4^n}}{\displaystyle 1+\frac{1}{3}+\frac{1}{9}+\ldots+\frac{1}{3^n}} \ =\ \limn\frac{\displaystyle\frac{\displaystyle 1-\frac{1}{4^{n+1}}}{\displaystyle 1-\frac{1}{4}}}{\displaystyle\frac{\displaystyle 1-\frac{1}{3^{n+1}}}{\displaystyle 1-\frac{1}{3}}} \ =\ \frac{9}{8}\cdot \limn\frac{\displaystyle 1-\overbrace{\bigg(\frac{1}{4}\bigg)^{n+1}}^{\ra 0}}{\displaystyle 1-\underbrace{\bigg(\frac{1}{3}\bigg)^{n+1}}_{\ra 0}} \ =\ \frac{9}{8}\cdot 1 \ =\ \frac{9}{8}. }

Niech

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \displaystyle\{x_n\}\subseteq\rr} będzie ciągiem liczbowym takim, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn x_n=g.}

Udowodnić, że

jeśli g0 oraz

xn0 dla dowolnego Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle n\in\nn,} to ciąg

{1xn} jest ograniczony

oraz dodatkowo

m>0: |1xn|m.

Skorzystać z definicji granicy ciągu z

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}.}

Niech Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn x_n=g\ne 0.}

Niech Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}>0.}

Z definicji granicy mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\ |x_n-g|<\frac{|g|}{2}, }

w szczególności dla tak dobranego Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle N\in\nn,} mamy

nN: g|g|2<xn<g+|g|2,

zatem

nN: |g|2<|xn|<3|g|2,

czyli

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \forall n\ge N:\ \frac{2}{3|g|}<\frac{1}{|x_n|}<\frac{2}{|g|}. }

Zdefiniujmy teraz

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle m \ =\ \min\bigg\{\frac{2}{3|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\},\qquad M \ =\ \max\bigg\{\frac{2}{|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\}. }

Oczywiście 0<m<M

oraz

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \forall n\in\nn:\ m\le \bigg|\frac{1}{x_n}\bigg|\le M, }

co należało dowieść.

Niech

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr}

będą ciągami liczbowymi zbieżnymi,

Udowodnić następujące stwierdzenia:

(1)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn (a_nb_n) =\bigg(\limn a_n\bigg)\bigg(\limn b_n\bigg)} ;

(2)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn \frac{a_n}{b_n} =\frac{\limn a_n}{\limn b_n}}

(o ile

bn0 dla Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle n\in\nn} oraz Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn b_n\ne 0} ).

(1) Skorzystać z faktu, że ciąg zbieżny jest ograniczony.

Przy liczeniu granicy ciągu {anbn} wykorzystać oszacowanie

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \big|a_nb_n-ab\big| \ \le\ \big|a_nb_n-a_nb\big| +\big|a_nb-ab\big|. }

(2) Najpierw udowodnić, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle \limn \frac{1}{b_n} =\frac{1}{\limn b_n}.}

W tym celu skorzystać z Zadania Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040|.

Następnie wykorzystać punkt (1).

(1)

Niech Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n=a} i Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn b_n=b.}

Należy pokazać, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \forall \eps>0\ \exists N\in\nn\ \forall n\ge N: \big|a_nb_n-ab\big|<\eps. }

Ustalmy dowolne Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps>0.}

Ciąg {an} jako zbieżny, jest ograniczony, to znaczy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists A>0\ \forall n\in\nn:\ |a_n|\le A. }

Z definicji granicy mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\aligned”): {\displaystyle \aligned \graph && \exists N_1\in\nn:\ |b_n-b|<\frac{\eps}{2A},\\ && \exists N_2\in\nn:\ |a_n-a|<\frac{\eps}{2|b|} \endaligned}

(przy czym jeśli b=0, to ostatnie wyrażenie

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\frac{\eps}{2|b|}} zastąpmy przez Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps} ).

Niech N=max{N1,N2}.

Wówczas dla dowolnego nN, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\aligned”): {\displaystyle \aligned \graph \big|a_nb_n-ab\big| & \le & \big|a_nb_n-a_nb\big| +\big|a_nb-ab\big| \ =\ |a_n||b_n-b|+|a_n-a||b|\\ & < & A\cdot\frac{\eps}{2A} +\frac{\eps}{2|b|}\cdot |b| \ =\ \eps, \endaligned}

zatem

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn (a_nb_n) \ =\ a\cdot b \ =\ \bigg(\limn a_n\bigg)\cdot\bigg(\limn b_n\bigg). }

(2)

Niech Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n=a} i Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn b_n=b}

(gdzie bn0 dla Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle n\in\nn} oraz b0).

Pokażemy najpierw, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn \frac{1}{b_n} =\frac{1}{b}. }

Ustalmy dowolne Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps>0.}

Z Zadania Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040| wynika, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists M>0\ \forall n\in\nn:\ \bigg|\frac{1}{b_n}\bigg|\le M. }

Z definicji granicy,

zastosowanej do

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\wt”): {\displaystyle \displaystyle\wt{\eps}=\frac{|b|\eps}{M}} , mamy także

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\ |b_n-b|<\frac{|b|\eps}{M}. }

Wówczas dla nN, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \bigg|\frac{1}{b_n}-\frac{1}{b}\bigg| \ =\ \bigg|\frac{b-b_n}{bb_n}\bigg| \ =\ |b_n-b|\cdot\bigg|\frac{1}{b}\bigg|\cdot\bigg|\frac{1}{b_n}\bigg| \ \le\ \frac{|b|\eps}{M}\cdot\frac{1}{|b|}\cdot M \ =\ \eps, }

pokazaliśmy więc, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn \frac{1}{b_n}=\frac{1}{b}.}

Możemy teraz skorzystać z udowodnionego już punktu (2),

a mianowicie

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn \frac{a_n}{b_n} \ =\ \limn \bigg(a_n\cdot\frac{1}{b_n}\bigg) \ =\ a\cdot\frac{1}{b} \ =\ \frac{a}{b}. }

Niech

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr}

będą ciągami liczbowymi zbieżnymi.

Udowodnić następujące stwierdzenia:

(1)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n =a\quad \Lra\quad \limn |a_n|=|a|} ;

(2)

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n =0\quad \Llra\quad \limn |a_n|=0} ;

(1)

Udowodnić najpierw prostą nierówność:

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \forall x,y\in\rr:\ \big| |x|-|y|\big| \ \le\ |x-y|. }

(2) Wykorzystać jedynie definicję granicy ciągu.

(1)

Udowodnimy najpierw, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \forall x,y\in\rr:\ \big| |x|-|y|\big| \ \le\ |x-y|. }

Korzystając z nierówności trójkąta dla

wartości bezwzględnej (metryki euklidesowej w Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\rr”): {\displaystyle \displaystyle\rr} ), mamy

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle |x| \ =\ |x-y+y| \ \le\ |x-y|+|y|, }

stąd

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle |x|-|y| \ \le\ |x-y|. }

Analogicznie dostajemy

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle |y|-|x| \ \le\ |y-x| \ =\ |x-y|. }

Dwie ostatnie nierówności oznaczają, że

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \big| |x|-|y|\big| \ \le\ |x-y|, }

co należało dowieść.

Załóżmy teraz, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n=a.}

Należy pokazać, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn |a_n|=|a|.}

Ustalmy dowolne Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps>0.}

Z definicji granicy mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\ |a_n-a|<\eps. }

Wówczas, korzystając z udowodnionej nierówności,

dla nN, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle \big||a_n|-|a|\big| \ \le\ |a_n-a| \ <\ \eps. }

Zatem pokazaliśmy, że

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn |a_n|=|a|.}


Zauważmy w tym miejscu, że nie jest ogólnie prawdziwa implikacja

w drugą stronę. Rozważmy bowiem ciąg an=(1)n.

Wówczas Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \limn |a_n|=\limn 1=1=|1|} , , ale ciąg {an} nie ma

granicy.


(2)

"":

Wynika wprost z punktu (4).

"":

Niech Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn |a_n|=0.}

Należy pokazać, że Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n=0.}

Ustalmy dowolne Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\eps”): {\displaystyle \displaystyle\eps>0.}

Z definicji granicy ciągu mamy

Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\nn”): {\displaystyle \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\ \big||a_n|-0\big|<\eps. }

Zatem dla nN, mamy

Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle |a_n-0| \ =\ |a_n| \ =\ \big||a_n|\big| \ =\ \big||a_n|-0\big| \ <\ \eps, }

co oznacza, że Parser nie mógł rozpoznać (nieznana funkcja „\limn”): {\displaystyle \displaystyle\limn a_n=0.}