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 12: Linia 12:


Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
'''(1)'''
'''(1)'''
<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
\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
\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
\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.
Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2</math>
Podzielić licznik i mianownik przez <math>n^2</math>
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 52: Linia 36:


\limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1}
\limn\frac{2n^2+1}{3n^2-1}
\ =\
\ =\
\limn
\limn
\frac{\displaystyle 2+\overbrace{\frac{1}{n^2}}^{\ra 0}}{\displaystyle 3-\underbrace{\frac{1}{n^2}}_{\ra 0}}
\frac{\displaystyle 2+\overbrace{\frac{1}{n^2}}^{\ra 0}}{\displaystyle 3-\underbrace{\frac{1}{n^2}}_{\ra 0}}
\ =\
\ =\
\frac{2}{3},
\frac{2}{3},
</math></center>
</math></center>


przy czym w ostatniej równości wykorzystujemy twierdzenia o
przy czym w ostatniej równości wykorzystujemy twierdzenia o
arytmetyce granic (dla sumy i iloczynu; patrz Twierdzenie [[##t.new.am1.w.04.080|Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|]])
arytmetyce granic (dla sumy i iloczynu; patrz Twierdzenie [[##t.new.am1.w.04.080|Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|]])
oraz fakt, że
oraz fakt, że
<math>\displaystyle\limn \frac{1}{n^2}=0</math>
<math>\displaystyle\limn \frac{1}{n^2}=0</math>
(patrz Przykład [[##p.new.am1.w.03.210|Uzupelnic p.new.am1.w.03.210|]] i Twierdzenie
(patrz Przykład [[##p.new.am1.w.03.210|Uzupelnic p.new.am1.w.03.210|]] i Twierdzenie
[[##t.new.am1.w.04.080|Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|]]).<br>
[[##t.new.am1.w.04.080|Uzupelnic t.new.am1.w.04.080|]]).<br>
<br>
<br>
'''(2)'''
'''(2)'''
Zauważmy, że
Zauważmy, że


Linia 86: Linia 56:


\begin{array} {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}}\\
\shortparallel                          &    &                          \\
\shortparallel                          &    &                          \\
\displaystyle 2\sqrt{n}                &    &                          \\
\displaystyle 2\sqrt{n}                &    &                          \\
\downarrow                              &    &                          \\
\downarrow                              &    &                          \\
+\infty                                &    &
+\infty                                &    &
\end{array}  
\end{array}  
</math></center>
</math></center>


(przy czym ostatnią zbieżność <math>\displaystyle\limn \sqrt{n}=+\infty</math>
(przy czym ostatnią zbieżność <math>\displaystyle\limn \sqrt{n}=+\infty</math>
łatwo pokazać z definicji granicy niewłaściwej).
łatwo pokazać z definicji granicy niewłaściwej).
Zatem korzystając z twierdzenia o dwóch ciągach
Zatem korzystając z twierdzenia o dwóch ciągach
(patrz Twierdzenie [[##t.new.am1.w.04.120|Uzupelnic t.new.am1.w.04.120|]](a))
(patrz Twierdzenie [[##t.new.am1.w.04.120|Uzupelnic t.new.am1.w.04.120|]](a))
wnioskujemy, że
wnioskujemy, że
<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 122: Linia 77:


\begin{array} {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\\
\shortparallel              &    &                                &    & \downarrow\\
\shortparallel              &    &                                &    & \downarrow\\
\displaystyle -\frac{1}{n}  &    &                                &    & 0\\
\displaystyle -\frac{1}{n}  &    &                                &    & 0\\
\downarrow                  &    &                                &    & \\
\downarrow                  &    &                                &    & \\
0                            &    &                                &    & \\
0                            &    &                                &    & \\
\end{array}  
\end{array}  
</math></center>
</math></center>


Zatem korzystając z twierdzenia a trzech ciągach wnioskujemy,
Zatem korzystając z twierdzenia a trzech ciągach wnioskujemy,
że
że
<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>
oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy
oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy


Linia 152: Linia 95:


\limn \frac{-n+1}{n^2+2}
\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}}
\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.
0.
</math></center>
</math></center>


Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
'''(1)'''
'''(1)'''
<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
\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
\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 188: Linia 118:


\binom{n+2}{n}
\binom{n+2}{n}
\ =\
\ =\
\frac{(n+2)!}{n!\cdot 2!}
\frac{(n+2)!}{n!\cdot 2!}
\ =\
\ =\
\frac{(n+1)(n+2)}{2}
\frac{(n+1)(n+2)}{2}
</math></center>
</math></center>


Linia 202: Linia 127:


<center><math>\aligned \graph
<center><math>\aligned \graph
\displaystyle
\displaystyle
\limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2}
\limn \frac{\binom{n+2}{n}}{n^2}
& = &
& = &
\displaystyle
\displaystyle
\limn \frac{(n+1)(n+2)}{2n^2}
\limn \frac{(n+1)(n+2)}{2n^2}
\ =\
\ =\
\limn\frac{n^2+3n+2}{2n^2}\\
\limn\frac{n^2+3n+2}{2n^2}\\
& = &
& = &
\displaystyle
\displaystyle
\limn\frac{1}{2}
\limn\frac{1}{2}
+\underbrace{\limn\frac{3}{2}\cdot\frac{1}{n}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{3}{2}\cdot\frac{1}{n}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n^2}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n^2}}_{=0}
\ =\
\ =\
\frac{1}{2}.
\frac{1}{2}.


Linia 234: Linia 145:


'''(2)'''
'''(2)'''
Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu
Rozpiszmy symbol Newtona występujący w wyrazach ciągu


Linia 240: Linia 150:


\binom{n+3}{n}
\binom{n+3}{n}
\ =\
\ =\
\frac{(n+3)!}{n!\cdot 3!}
\frac{(n+3)!}{n!\cdot 3!}
\ =\
\ =\
\frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6}
\frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6}
</math></center>
</math></center>


Linia 254: Linia 159:


<center><math>\aligned \graph
<center><math>\aligned \graph
\displaystyle
\displaystyle
\limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3}
\limn \frac{\binom{n+3}{n}}{n^3}
& = &
& = &
\displaystyle
\displaystyle
\limn \frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6n^3}
\limn \frac{(n+1)(n+2)(n+3)}{6n^3}
\ =\
\ =\
\limn\frac{n^3+6n^2+11n+6}{6n^3}\\
\limn\frac{n^3+6n^2+11n+6}{6n^3}\\
& = &
& = &
\displaystyle
\displaystyle
\limn\frac{1}{6}
\limn\frac{1}{6}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{11}{6}\cdot\frac{1}{n^2}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{11}{6}\cdot\frac{1}{n^2}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n^3}}_{=0}
+\underbrace{\limn\frac{1}{n^3}}_{=0}
\ =\
\ =\
\frac{1}{6}.
\frac{1}{6}.


Linia 288: Linia 178:


Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
Obliczyć następujące granice ciągów:<br>
'''(1)'''
'''(1)'''
<math>\displaystyle
<math>\displaystyle
\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
\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
\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.
Podzielić licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
Podzielić licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
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 328: Linia 202:


\limn\frac{5^{n+1}+1+6^{n+1}}{3\cdot 6^n}
\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{5}{3}\bigg(\frac{5}{6}\bigg)^n
+\limn \frac{1}{3}\bigg(\frac{1}{6}\bigg)^n
+\limn \frac{1}{3}\bigg(\frac{1}{6}\bigg)^n
+\limn 2
+\limn 2
\ =\
\ =\
2,
2,
</math></center>
</math></center>


gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego
gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego
(patrz Przykład [[##p.new.am1.w.03.220|Uzupelnic p.new.am1.w.03.220|]]).<br>
(patrz Przykład [[##p.new.am1.w.03.220|Uzupelnic p.new.am1.w.03.220|]]).<br>
<br>
<br>
'''(2)'''
'''(2)'''
'''Sposób I.'''
'''Sposób I.'''
Zauważmy, że
Zauważmy, że


Linia 358: Linia 220:


\begin{array} {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}}\\
\downarrow      &    &                                          &    & \shortparallel\\
\downarrow      &    &                                          &    & \shortparallel\\
\displaystyle 0 &    &                                          &    & \displaystyle 2\bigg(\frac{2}{9}\bigg)^n+\bigg(\frac{1}{3}\bigg)^n\\
\displaystyle 0 &    &                                          &    & \displaystyle 2\bigg(\frac{2}{9}\bigg)^n+\bigg(\frac{1}{3}\bigg)^n\\
&    &                                          &    & \downarrow\\
&    &                                          &    & \downarrow\\
&    &                                          &    & 0\\
&    &                                          &    & 0\\
\end{array}  
\end{array}  
</math></center>
</math></center>


gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego.
gdzie wykorzystaliśmy znajomość ciągu geometrycznego.
Zatem korzystając z twierdzenie a trzech ciągach wnioskujemy,
Zatem korzystając z twierdzenie a trzech ciągach wnioskujemy,
że
że
<math>\displaystyle\limn \frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}=0.</math><br>
<math>\displaystyle\limn \frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}=0.</math><br>
<br>
<br>
'''Sposób II.'''
'''Sposób II.'''
Dzieląc licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
Dzieląc licznik i mianownik przez <math>3^{2n}</math>
oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy
oraz korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic, mamy


Linia 392: Linia 240:


\limn\frac{2^{n+1}+3^n}{3^{2n}+2}
\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}
\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.
0.
</math></center>
</math></center>


'''(3)'''
'''(3)'''
Korzystając ze wzoru na sumę skończonego
Korzystając ze wzoru na sumę skończonego
ciągu geometrycznego (patrz Uwaga [[##u.1.0100|Uzupelnic u.1.0100|]]), mamy
ciągu geometrycznego (patrz Uwaga [[##u.1.0100|Uzupelnic u.1.0100|]]), mamy


Linia 412: Linia 253:


\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 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}}}
\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
\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}}
\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}\cdot 1
\ =\
\ =\
\frac{9}{8}.
\frac{9}{8}.
</math></center>
</math></center>


Niech
Niech
<math>\displaystyle\{x_n\}\subseteq\rr</math>  będzie ciągiem liczbowym takim, że
<math>\displaystyle\{x_n\}\subseteq\rr</math>  będzie ciągiem liczbowym takim, że
<math>\displaystyle\limn x_n=g.</math>
<math>\displaystyle\limn x_n=g.</math>
Udowodnić, że
Udowodnić, że
jeśli <math>g\ne 0</math> oraz
jeśli <math>g\ne 0</math> oraz
<math>x_n\ne 0</math> dla dowolnego <math>n\in\nn,</math> to ciąg
<math>x_n\ne 0</math> dla dowolnego <math>n\in\nn,</math> to ciąg
<math>\displaystyle\big\{\frac{1}{x_n}\big\}</math> jest ograniczony
<math>\displaystyle\big\{\frac{1}{x_n}\big\}</math> jest ograniczony
oraz dodatkowo
oraz dodatkowo


Linia 452: Linia 276:


\exists m>0:\ \bigg|\frac{1}{x_n}\bigg|\ge m.
\exists m>0:\ \bigg|\frac{1}{x_n}\bigg|\ge m.
</math></center>
</math></center>


Skorzystać z definicji granicy ciągu z
Skorzystać z definicji granicy ciągu z
<math>\displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}.</math>
<math>\displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}.</math>


Niech <math>\displaystyle\limn x_n=g\ne 0.</math>
Niech <math>\displaystyle\limn x_n=g\ne 0.</math>
Niech <math>\displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}>0.</math>
Niech <math>\displaystyle\eps=\frac{|g|}{2}>0.</math>
Z definicji granicy mamy
Z definicji granicy mamy


Linia 468: Linia 288:


\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
|x_n-g|<\frac{|g|}{2},
|x_n-g|<\frac{|g|}{2},
</math></center>
</math></center>


Linia 478: Linia 296:


\forall n\ge N:\ g-\frac{|g|}{2}<x_n<g+\frac{|g|}{2},
\forall n\ge N:\ g-\frac{|g|}{2}<x_n<g+\frac{|g|}{2},
</math></center>
</math></center>


Linia 486: Linia 303:


\forall n\ge N:\ \frac{|g|}{2}<|x_n|<\frac{3|g|}{2},
\forall n\ge N:\ \frac{|g|}{2}<|x_n|<\frac{3|g|}{2},
</math></center>
</math></center>


Linia 494: Linia 310:


\forall n\ge N:\
\forall n\ge N:\
\frac{2}{3|g|}<\frac{1}{|x_n|}<\frac{2}{|g|}.
\frac{2}{3|g|}<\frac{1}{|x_n|}<\frac{2}{|g|}.
</math></center>
</math></center>


Linia 504: Linia 318:


m
m
\ =\
\ =\
\min\bigg\{\frac{2}{3|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\},\qquad
\min\bigg\{\frac{2}{3|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\},\qquad
M
M
\ =\
\ =\
\max\bigg\{\frac{2}{|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\}.
\max\bigg\{\frac{2}{|g|},\frac{1}{|x_1|},\ldots,\frac{1}{|x_n|}\bigg\}.
</math></center>
</math></center>


Oczywiście <math>0<m<M</math>
Oczywiście <math>0<m<M</math>
oraz
oraz


Linia 524: Linia 331:


\forall n\in\nn:\ m\le \bigg|\frac{1}{x_n}\bigg|\le M,
\forall n\in\nn:\ m\le \bigg|\frac{1}{x_n}\bigg|\le M,
</math></center>
</math></center>


Linia 530: Linia 336:


Niech
Niech
<math>\displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr</math>
<math>\displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr</math>
będą ciągami liczbowymi zbieżnymi,
będą ciągami liczbowymi zbieżnymi,
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
'''(1)'''
'''(1)'''
<math>\displaystyle \limn (a_nb_n)
<math>\displaystyle \limn (a_nb_n)
=\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}
=\frac{\limn a_n}{\limn b_n}</math>
=\frac{\limn a_n}{\limn b_n}</math>
(o ile
(o ile
<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 560: Linia 354:


\big|a_nb_n-ab\big|
\big|a_nb_n-ab\big|
\ \le\
\ \le\
\big|a_nb_n-a_nb\big|
\big|a_nb_n-a_nb\big|
+\big|a_nb-ab\big|.
+\big|a_nb-ab\big|.
</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}
=\frac{1}{\limn b_n}.</math>
=\frac{1}{\limn b_n}.</math>
W tym celu skorzystać z Zadania [[##z.new.am1.c.04.0040|Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040|]].
W tym celu skorzystać z Zadania [[##z.new.am1.c.04.0040|Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040|]].
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>
Należy pokazać, że
Należy pokazać, że


Linia 588: Linia 372:


\forall \eps>0\ \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:
\forall \eps>0\ \exists N\in\nn\ \forall n\ge N:
\big|a_nb_n-ab\big|<\eps.
\big|a_nb_n-ab\big|<\eps.
</math></center>
</math></center>


Linia 600: Linia 382:


\exists A>0\ \forall n\in\nn:\ |a_n|\le A.
\exists A>0\ \forall n\in\nn:\ |a_n|\le A.
</math></center>
</math></center>


Linia 606: Linia 387:


<center><math>\aligned \graph
<center><math>\aligned \graph
&& \exists N_1\in\nn:\ |b_n-b|<\frac{\eps}{2A},\\
&& \exists N_1\in\nn:\ |b_n-b|<\frac{\eps}{2A},\\
&& \exists N_2\in\nn:\ |a_n-a|<\frac{\eps}{2|b|}
&& \exists N_2\in\nn:\ |a_n-a|<\frac{\eps}{2|b|}


Linia 614: Linia 393:


(przy czym jeśli <math>b=0,</math> to ostatnie wyrażenie
(przy czym jeśli <math>b=0,</math> to ostatnie wyrażenie
<math>\displaystyle\frac{\eps}{2|b|}</math> zastąpmy przez <math>\displaystyle\eps</math>).
<math>\displaystyle\frac{\eps}{2|b|}</math> zastąpmy przez <math>\displaystyle\eps</math>).


Niech <math>N=\max\{N_1,N_2\}.</math>
Niech <math>N=\max\{N_1,N_2\}.</math>
Wówczas dla dowolnego <math>n\ge N,</math> mamy
Wówczas dla dowolnego <math>n\ge N,</math> mamy


<center><math>\aligned \graph
<center><math>\aligned \graph
\big|a_nb_n-ab\big|
\big|a_nb_n-ab\big|
& \le &
& \le &
\big|a_nb_n-a_nb\big|
\big|a_nb_n-a_nb\big|
+\big|a_nb-ab\big|
+\big|a_nb-ab\big|
\ =\
\ =\
|a_n||b_n-b|+|a_n-a||b|\\
|a_n||b_n-b|+|a_n-a||b|\\
& < &
& < &
A\cdot\frac{\eps}{2A}
A\cdot\frac{\eps}{2A}
+\frac{\eps}{2|b|}\cdot |b|
+\frac{\eps}{2|b|}\cdot |b|
\ =\
\ =\
\eps,
\eps,


Linia 652: Linia 418:


\limn (a_nb_n)
\limn (a_nb_n)
\ =\
\ =\
a\cdot b
a\cdot b
\ =\
\ =\
\bigg(\limn a_n\bigg)\cdot\bigg(\limn b_n\bigg).
\bigg(\limn a_n\bigg)\cdot\bigg(\limn b_n\bigg).
</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>
(gdzie <math>b_n\ne 0</math> dla <math>n\in\nn</math> oraz <math>b\ne 0</math>).
(gdzie <math>b_n\ne 0</math> dla <math>n\in\nn</math> oraz <math>b\ne 0</math>).
Pokażemy najpierw, że
Pokażemy najpierw, że


Linia 674: Linia 432:


\limn \frac{1}{b_n}
\limn \frac{1}{b_n}
=\frac{1}{b}.
=\frac{1}{b}.
</math></center>
</math></center>


Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Z Zadania [[##z.new.am1.c.04.0040|Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040|]]  wynika, że
Z Zadania [[##z.new.am1.c.04.0040|Uzupelnic z.new.am1.c.04.0040|]]  wynika, że


Linia 686: Linia 441:


\exists M>0\ \forall n\in\nn:\
\exists M>0\ \forall n\in\nn:\
\bigg|\frac{1}{b_n}\bigg|\le M.
\bigg|\frac{1}{b_n}\bigg|\le M.
</math></center>
</math></center>


Z definicji granicy,
Z definicji granicy,
zastosowanej do
zastosowanej do
<math>\displaystyle\wt{\eps}=\frac{|b|\eps}{M}</math>, mamy także
<math>\displaystyle\wt{\eps}=\frac{|b|\eps}{M}</math>, mamy także


Linia 700: Linia 451:


\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
|b_n-b|<\frac{|b|\eps}{M}.
|b_n-b|<\frac{|b|\eps}{M}.
</math></center>
</math></center>


Linia 710: Linia 459:


\bigg|\frac{1}{b_n}-\frac{1}{b}\bigg|
\bigg|\frac{1}{b_n}-\frac{1}{b}\bigg|
\ =\
\ =\
\bigg|\frac{b-b_n}{bb_n}\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|
|b_n-b|\cdot\bigg|\frac{1}{b}\bigg|\cdot\bigg|\frac{1}{b_n}\bigg|
\ \le\
\ \le\
\frac{|b|\eps}{M}\cdot\frac{1}{|b|}\cdot M
\frac{|b|\eps}{M}\cdot\frac{1}{|b|}\cdot M
\ =\
\ =\
\eps,
\eps,
</math></center>
</math></center>


pokazaliśmy więc, że
pokazaliśmy więc, że
<math>\displaystyle\limn \frac{1}{b_n}=\frac{1}{b}.</math>
<math>\displaystyle\limn \frac{1}{b_n}=\frac{1}{b}.</math>


Możemy teraz skorzystać z udowodnionego już punktu (2),
Możemy teraz skorzystać z udowodnionego już punktu (2),
a mianowicie
a mianowicie


Linia 740: Linia 478:


\limn \frac{a_n}{b_n}
\limn \frac{a_n}{b_n}
\ =\
\ =\
\limn \bigg(a_n\cdot\frac{1}{b_n}\bigg)
\limn \bigg(a_n\cdot\frac{1}{b_n}\bigg)
\ =\
\ =\
a\cdot\frac{1}{b}
a\cdot\frac{1}{b}
\ =\
\ =\
\frac{a}{b}.
\frac{a}{b}.
</math></center>
</math></center>


Niech
Niech
<math>\displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr</math>
<math>\displaystyle\{a_n\},\{b_n\}\subseteq\rr</math>
będą ciągami liczbowymi zbieżnymi.
będą ciągami liczbowymi zbieżnymi.
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
Udowodnić następujące stwierdzenia:<br>
'''(1)'''
'''(1)'''
<math>\displaystyle\limn a_n =a\quad
<math>\displaystyle\limn a_n =a\quad
\Lra\quad
\Lra\quad
\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
\Llra\quad
\Llra\quad
\limn |a_n|=0</math>;
\limn |a_n|=0</math>;


'''(1)'''
'''(1)'''
Udowodnić najpierw prostą nierówność:
Udowodnić najpierw prostą nierówność:


Linia 786: Linia 505:


\forall x,y\in\rr:\
\forall x,y\in\rr:\
\big| |x|-|y|\big|
\big| |x|-|y|\big|
\ \le\
\ \le\
|x-y|.
|x-y|.
</math></center>
</math></center>


Linia 798: Linia 513:


'''(1)'''
'''(1)'''
Udowodnimy najpierw, że
Udowodnimy najpierw, że


Linia 804: Linia 518:


\forall x,y\in\rr:\
\forall x,y\in\rr:\
\big| |x|-|y|\big|
\big| |x|-|y|\big|
\ \le\
\ \le\
|x-y|.
|x-y|.
</math></center>
</math></center>


Korzystając z nierówności trójkąta dla
Korzystając z nierówności trójkąta dla
wartości bezwzględnej (metryki euklidesowej w <math>\displaystyle\rr</math>), mamy
wartości bezwzględnej (metryki euklidesowej w <math>\displaystyle\rr</math>), mamy


Linia 820: Linia 529:


|x|
|x|
\ =\
\ =\
|x-y+y|
|x-y+y|
\ \le\
\ \le\
|x-y|+|y|,
|x-y|+|y|,
</math></center>
</math></center>


Linia 836: Linia 540:


|x|-|y|
|x|-|y|
\ \le\
\ \le\
|x-y|.
|x-y|.
</math></center>
</math></center>


Linia 848: Linia 549:


|y|-|x|
|y|-|x|
\ \le\
\ \le\
|y-x|
|y-x|
\ =\
\ =\
|x-y|.
|x-y|.
</math></center>
</math></center>


Linia 864: Linia 560:


\big| |x|-|y|\big|
\big| |x|-|y|\big|
\ \le\
\ \le\
|x-y|,
|x-y|,
</math></center>
</math></center>


Linia 874: Linia 567:


Załóżmy teraz, że
Załóżmy teraz, że
<math>\displaystyle\limn a_n=a.</math>
<math>\displaystyle\limn a_n=a.</math>
Należy pokazać, że
Należy pokazać, że
<math>\displaystyle\limn |a_n|=|a|.</math>
<math>\displaystyle\limn |a_n|=|a|.</math>
Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Z definicji granicy mamy
Z definicji granicy mamy


Linia 888: Linia 576:


\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
\exists N\in\nn\ \forall n\ge N:\
|a_n-a|<\eps.
|a_n-a|<\eps.
</math></center>
</math></center>


Wówczas, korzystając z udowodnionej nierówności,
Wówczas, korzystając z udowodnionej nierówności,
dla <math>n\ge N,</math> mamy
dla <math>n\ge N,</math> mamy


Linia 900: Linia 585:


\big||a_n|-|a|\big|
\big||a_n|-|a|\big|
\ \le\
\ \le\
|a_n-a|
|a_n-a|
\ <\
\ <\
\eps.
\eps.
</math></center>
</math></center>


Zatem pokazaliśmy, że
Zatem pokazaliśmy, że
<math>\displaystyle\limn |a_n|=|a|.</math><br>
<math>\displaystyle\limn |a_n|=|a|.</math><br>
<br>
<br>
Zauważmy w tym miejscu, że nie jest ogólnie prawdziwa implikacja
Zauważmy w tym miejscu, że nie jest ogólnie prawdziwa implikacja
w drugą stronę. Rozważmy bowiem ciąg <math>a_n=(-1)^n</math>.
w drugą stronę. Rozważmy bowiem ciąg <math>a_n=(-1)^n</math>.
Wówczas <math>\limn |a_n|=\limn 1=1=|1|</math>, , ale ciąg <math>\{a_n\}</math> nie ma
Wówczas <math>\limn |a_n|=\limn 1=1=|1|</math>, , ale ciąg <math>\{a_n\}</math> nie ma
granicy.<br>
granicy.<br>
<br>
<br>
'''(2)'''
'''(2)'''
"<math>\displaystyle\Longrightarrow</math>":<br>
"<math>\displaystyle\Longrightarrow</math>":<br>
Wynika wprost z punktu (4).<br>
Wynika wprost z punktu (4).<br>
"<math>\displaystyle\Longleftarrow</math>":<br>
"<math>\displaystyle\Longleftarrow</math>":<br>
Niech <math>\displaystyle\limn |a_n|=0.</math>
Niech <math>\displaystyle\limn |a_n|=0.</math>
Należy pokazać, że <math>\displaystyle\limn a_n=0.</math>
Należy pokazać, że <math>\displaystyle\limn a_n=0.</math>
Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Ustalmy dowolne <math>\displaystyle\eps>0.</math>
Z definicji granicy ciągu mamy
Z definicji granicy ciągu mamy


Linia 946: Linia 611:


\exists  N\in\nn\ \forall n\ge N:\
\exists  N\in\nn\ \forall n\ge N:\
\big||a_n|-0\big|<\eps.
\big||a_n|-0\big|<\eps.
</math></center>
</math></center>


Linia 956: Linia 619:


|a_n-0|
|a_n-0|
\ =\
\ =\
|a_n|
|a_n|
\ =\
\ =\
\big||a_n|\big|
\big||a_n|\big|
\ =\
\ =\
\big||a_n|-0\big|
\big||a_n|-0\big|
\ <\
\ <\
\eps,
\eps,
</math></center>
</math></center>


co oznacza, że <math>\displaystyle\limn a_n=0.</math>
co oznacza, że <math>\displaystyle\limn a_n=0.</math>

Wersja z 10:23, 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.}