[全]高等数学之单调有界的数列极限问题[下载全]

本科生毕业论文（设计）题目：单调有界定理及其应用学生姓名：学号：专业班级：指导教师：完成时间： 2013年5月10日目录0 引言 (3)1 单调有界定理的内容及其证明 (3)2 单调有界定理的应用 (4)2.1 定理在证明区间套定理中的应用 (4)2.2 定理在证明柯西收敛准则中的应用 (5)2.3定理在证明致密性定理中的应用 (6)2.4定理在证明有限覆盖定理的应用 (6)2.5定理在证明级数的敛散性的应用 (7)3 总结 (12)参考文献 (13)致谢 (13)【摘要】单调有界定理是极限理论中的一个重要定理，它在数学分析中应用广泛.本文浅淡单调有界定理在实数完备性中的应用，即运用单调有界定理证明实数完备性的几大定理.同时在数列的单调有界定理基础上，利用非负函数的单调性和积分性质，论证了非正常积分和正项级数可以互为比较对象，判断对方的敛散性，并推广应用之.【关键词】单调有界,连续,收敛 ,可积.【Abstarct】Monotone bounded theorem is an important theorem in the theory of limit which has extensive applications in mathematical analysis. In this article, we study its applications in the real number completeness. For example, we can make use of the theorem to prove some theorems about real number completeness. Furthermore, on the base of monotone bounded theorem of series , we prove that non-regular integral and positive series can be denoted as comparable object for each other in order to justify the other convergence by the monotonicity and integral of non-negative functions.【Keywords】monotone bounded , continuous , convergence, integrable.0.引言在现行的《数学分析》教材中, 通常都把确界原理作为公理给出, 用来反映实数集的连续性(完备性).以此公理作为理论基础, 先证单调有界定理, 用以判别单调数列极限的存在性.至于判别更一般的数列极限是否存在, 就要引用柯西准则, 但柯西准则的充分性证明, 却要放到很后的位置, 作为较难的问题专门处理, 与此相关的判别函数极限存在的柯西准则, 以及在闭区间上连续的函数具有的各种性质的证明, 也就建立在这样一种不甚踏实的基础之上.因此，我们应该用的技能是一个多元关系的观点，自觉的开发技能，引导师范生开发技能.1.单调有界定理的内容及其证明所谓单调有界定理指的是，实数范围内有界的单调数列必然存在极限，也就是说当实数数列单调上升（或单调下降）且有上界（或下界）时，该数列极限必存在.（注：在本篇论文中以单调上升有上界的情况作为论述对象，单调下降有下界情况与此相同） 现对单调有界定理进行证明，证明如下：不妨设{n a }为有上界的递增数列，由确界原理，数列{n a }有上界，记{}sup n a a =.下面证明a 就是{n a }的极限.事实上，任给0ε>,按上确界的定理，存在数列{n a }中某一项N a ,使得N a a ε-<.又由{n a }的递增性，当n N ≥时有N n a a a ε-<≤.另一方面，由于a 是{n a }的一个上界，故对一切n a 都有n a a a ε≤<+.所以当n N ≥时有n a a a εε-<<+,这就证得lim n n a a →∞=.同理可证有下界的递减数列必有极限，且其极限即为它的下确界.通过以上对单调有界定理的证明，对单调有界定理有了一定的认识与了解，单调有界定理在数学理论证明中应用很广,接下来我将应用单调有界定理来证明区间套定理、柯西收敛准则、致密性定理、有限覆盖定理及数列的敛散性.2.单调有界定理的应用2.1 以单调有界定理来证明区间套定理设{[n n a b ]}是一个区间套，根据区间套定理可知在实数系中存在唯一的一个点ξ∈{[n n a b ]}，n=l,2…,即：n a <ξ<n b , n=l,2…. 具体证明如下:由区间套的定义可知{n a }为递增有界数列，由单调有界定理可知，数列{n a }存在极限ξ，且n a ≤ξ，n=l,2….同理，根据区间套的定义可知,{n b }为递减有界数列，同样根据单调有界定理可知 {n b }存在极限也是ξ，n b >ξ，n=l,2….这样根据n a ≤ξ，n b >ξ（n=l,2…）就可知n a <ξ<n b （n=l,2…）.下面证明ξ的唯一性.设'ξ同样满足不等式n a ≤'ξ≤n b ，n=l,2…,根据n a <ξ<n b （n=l,2…）可知 |ξ- 'ξ|≤n b -n a ，n=l,2…，再由区间套定义就可得出|ξ-'ξ|≤()lim 0n n n b a →∞-=，由此就可得出结论'ξ=ξ，到此证明完毕.注：区间套定理中要求各个区间都是闭区间那么才能保证定理的结论成立.对于开区间列，如1(0,)n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭，虽然其中各个开区间也是前一个包含后一个，且1lim(0)0n n →∞-=，但不存在属于所有开区间的公共点.2.2 以单调有界定理来证明柯西收敛准则柯西收敛准则：数列{n a }收敛的充分必要条件为：对任给的0ε>，存在正整数N ，使得当n ，m>N 时有n m a a ε-<. 具体证明如下： ①必要性证明：当{n a }有极限时（设极限为a ），ε>0，N （N 为正整数）.当n ，m>N 时，|n a -a|<2ε,|m a -a|<2ε，所以|n a -m a |≤|n a -a|+|m a -a|<ε，由此可得出{n a }是一个柯西数列. ②充分性证明：先证明柯西数列{n a }是有界的.取ε=1，由于{n a }是柯西数列，所以{n a }存在一个正整数0N ，当n>0N 时，有|n a -01N a +|<1.也就是说，当n>0N 时|n a |≤|01N a +|+1，即{n a }有界.然后设a ≤n a ≤b ，我们可用如下方法取得{n a }的一个单调子列{k n a }， （1）取{k n a }⊂{n a }，这样就使得[a, k n a ]或[k n a ,b]中都含有无穷多的{n a }的项. （2）在[a, k n a ]或[k n a ,b]的区间中取1k n a +∈{n a }且满足条件（1），并且让1k k n n +>. （3）在取顶时要保持方向的一致性，即要么由a b →，要么由b a →，这时通过数列{n a }的性质可知，以上三点可以做到，这样取出的一个数列{k n a }⊂{n a }，且{k n a }是一个单调有界数列，由此可知该数列必存在极限，设该极限值为a. 接下来要证明的是数列{n a }收敛于a.由于lim k n n a a →∞=，则对于任意给定的ε>0，都存在正整数K ，在当k>K 时存在|k n a -a|<2ε.且由于{k n a }为柯西数列，因而存在正整数N ，当n,m>N 时|n a -m a |<2ε.取0n =max(k+1,N+1)时，有0n ≥1k n +>N 和0n >k+l>k ，所以当n>N 时，|n a -a|≤|n a -0n n a |+|0n n a -a|<ε，由此可知{n a }收敛于a.通过必要性及充分性的证明可知数列{n a }收敛的充分必要条件为{n a }为柯西数列.这个定理从理论上完全解决了数列极限的存在问题.柯西准则的条件称为柯西条件，它反映这样的事实: 收敛数列各项的值愈到后面，彼此愈是接近，以至充分后面的任何两项之差的绝对值可小于预先给定的任意小正数.或者形象地说，收敛数列的各项越到后面越是“挤”在一起.另外，柯西收敛准则把N ε-定义中的n a 与a 的关系换成了n a 与m a 的关系，其好处在于无需借助数列以外的数a ，只要根据数列本身的特征就可以鉴别其（收）敛（发）散性.2.3 以单调有界定理证明致密性定理致密性定理：有界数列必含有收敛子列.下面通过单调有界定理来证明该定理，先要证明的是有界数列必含有单调子列.首先设{n a }为有界数列，记n a =sup{n a ,1n a +,…}，n a =inf{n a ,1n a +…}， 下证{n a }为递减有界数列，{n a }为递增有界数列.由定义知n a =sup{n a ，1n a +，…},1n a +=sup{1n a +,2n a +，…}而n a =inf{n a ,1n a +,…}，1n a +=inf{1n a +,2n a +，…},因为{1n a +,2n a +，…}⊂{n a ,1n a +,…},所以n ∈N +，则存在1n a +≤n a 及1n a +≥n a ，即为{n a }递减数列，为{n a }递增数列，又因为{n a }为有界数列，{n a }及{n a }为其子列，所以{n a }及{n a }也是有界数列，即{n a }为递减有界数列，为{n a }递增有界数列.以上是对致密性的证明，致密性定理在很多方面都有应用，如用它证数列的柯西收敛准则中的充分性，在此不给以证明.2.4 以单调有界数列证明有限覆盖定理有限覆盖定理：设H 为闭区间[a,b]的一个（无限）开覆盖，则从中可选出有限个开区间来覆盖[a,b].下面用单调有界数列来进行证明，具体证明如下：用反证法：假设定理的结论不成立，即不能用H 中有限个开区间的覆盖[a,b].将[a,b]等分为两个子区间，则在这两个子区间中至少有一个子区间不能用H 中有限个开区间来覆盖，将这个子区间记为[1a ,1b ]，则[1a ,1b ]包含于[a,b]，且1b -1a = 1()2b a -.再讲等分为两个子区间，同样，其中至少有一个子区间不能用H 中有限个开区间来覆盖，记这个子区间为[2a ,2b ]⊂[1a ,1b ]，且2221()2b a b a -=-. 接着讲上述的步骤重复进行就可以得到一个闭区间列{[n n a b ]}，所以得出{n a }为递增有界数列，然后根据单调有界数列可知{n a }存在极限ξ，同理可得递减有界数列{n b }也存在极限且lim lim n n n n b a ξ→∞→∞==.通过上述的证明可知{n a ，n b }只需要H 中的一个开区间(,)αβ就能覆盖，这与挑选{n a ，n b }时的假设“不能用H 中有限个开区间的覆盖”矛盾，由此可知当H 为闭区间[a,b]的一个（无限）开覆盖，则从中可选出有限个开区间来覆盖[a,b].注：此定理只对闭区间[a,b]成立，而对开区间则不一定成立.例如，开区间集合1(,1)1n ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭(1,2,3)n L =构成了开区间(0,1)的一个开覆盖，但不能从中选出有限个开区间盖住(0,1).2.5 级数的敛散性在高等数学中，如何判别级数的敛散性，我们一般采用达郎贝尔判别法，柯西判别法，比较原则等.然而这些方法在解决某些级数的敛散性问题时，有时显得不那么方便，不那么有力，为此将以单调有界原理为基础给出一个应用广泛，行之相当有效的定理，并就此定理及其应用展开讨论.定理：若（I ）f(x)在[1,+∞)上单调递减且f(x)为非负函数，（II ）11()()(1,2,3)nnn k a f k f x dx n ==-=∑⎰L ，则（1）0(1)()n a f n Z +≤≤∈, （2）1(1,2,3)n n a a n +≤=L , （3）{}n a 收敛记lim n n a α→∞=,（4）0(1)f α≤≤,（5）(0,)n n n a n αεε=+→→∞,（6）11()()(0,)nnn n k f k f x dx n αεε==++→→∞∑⎰,（7）11()()nnn k f x dx f k αε==--∑⎰,（8）1()n k f k =⎧⎫⎨⎬⎩⎭∑收敛{}1()nf x dx ⇔⎰收敛,（9）1()n f n ∞=∑收敛1()f x dx ∞⇔⎰收敛,单调有界原理：任何有界的单调数列一定有极限.换言之：（1）若{}n a 是递增有上界数列，则{}n a 收敛且极限为sup {}n a = α， 即lim n n a α→∞=.（2）若{}n a 是递减有下界数列，则{}n a 收敛且极限为inf {}n a =β， 即lim n n a β→∞=.有关单调有界原理的证明方法很多，这里我们略去不证.在满足单调有界条件后，运用单调有界原理处理有些问题是很方便的.更为重要的是由单调有界原理出发可以证明前面开篇给出的定理. 证明定理分两步进行：（1） 先证{}n a 有下界（11()()nnn k a f x f x dx ==-∑⎰）(1)(1)(21)0f f =-≥ 111(1)()(1)0a f f x dx f =-=≥⎰(2)(2)(32)f f =- 221(1)(2)()a f f f x dx =+-⎰21(1)(21)()(2)0f f x dx f =--+≥⎰M M M11()()nnn k a f x f x dx ==-∑⎰(1)(2)()f f f n =+++L-23121(()()())nn f x dx f x dx f x dx -+++⎰⎰⎰L11(()())()0nk kk f k f x dx f n +==-+≥∑⎰这说明{}n a 有下界. （2） 再证{}n a 单调: 因为 1111111(()())(()())n nn nn n k k a a f k f x dx f k f x dx +++==-=---∑∑⎰⎰111(1)()()n n f n f x dx f x dx +=++-⎰⎰111(1)()(()())n nn nf n f x dx f x dx f x dx +=++-+⎰⎰⎰1(1)()0n nf n f x dx +=+-<⎰⇒{}n a 单调递减1n n a a +≤123(1)0n f a a a a =≥≥≥≥≥L因为{}n a 单调递减有下界,据单调有界原理⇒{}n a 收敛 , 记lim n n a α→∞=⇒(0,)n n n a n αεε=+→→∞又由 0(1)n a f ≤≤ ⇒0(1)f α≤≤ 从 11()()nnn k a f k f x dx ==-∑⎰可以推出11()()nnn n f n f x dx αε==++∑⎰11()()nnn k f x dx f k αε==--∑⎰不难得出 1()n k f k =⎧⎫⎨⎬⎩⎭∑收敛{}1()nf x dx ⇔⎰收敛1()n f n ∞=∑收敛1()f x dx ∞⇔⎰收敛完成定理的证明后，我们不妨来看一下华师大数学分析上册P46的一个例题： 例1：设11111,2,323n a n n ααα=++++=L L ,这里实数α≥2，证明{n a }收敛.书中是这样证明的： 因为{n a }递增又 222111123n a n ≤++++L 11111122334(1)n n≤+++++⨯⨯⨯-⨯L 111111(1)()()2231n n=+-+-++--L122(1,2,3)n n=-<=L 于是由单调有界定理{n a }收敛. 显然，在α≥2 时用上述方法证明是完全可取的，但如果问当0<α<2 时，α≤0 时{an}的敛散性，书中的方法就显得力不从心了.那么若运用前面给出的定理，这一问题将迎刃而解.例2. 设11111,2,323n p p pa n p R n =++++=∈L L ,证明:{n a }当p>1时收敛，当p ≤1 时发散.（I ）当p=1 时111123n a n =++++L 即是我们常见的调和级数，它是发散的.运用定理，同样可以判断它是发散的. 因为1()f x x =在[1,+∞)单调递减且非负 11()()n nn k A f k f x dx ==-∑⎰ 极限存在 记lim n n A α→∞=11()()n nn n k a f k f x dx αε===++∑⎰又 111()ln n n f x dx dx n x ==⎰⎰ 当n →∞ 时，1()ln nf x dx n =⎰是发散的，所以lim n n a →∞=+∞即 {n a }在p=1 时是发散的 取1()p f x x =在[1,+∞)，p>0 时是递减的且非负，11()()n n n k A f k f x dx ==-∑⎰ 极限存在 记为lim n n A α→∞=，111111()123nn n p p p p k k a f k kn =====++++∑∑L =1()nn f x dx αε++⎰.（II ）当p>1 时11n n n p a dx x αε=++⎰因为11111111111n p np p dx x n x p p p--==----⎰，且p>1，所以当n →∞ 时，有 11111111n p p dx x p p n -=---⎰趋于11p - 即 11n p dx x ⎰收敛1()n n k a f k =⇒=∑在p>1 时收敛. （III ）当0<p<1 时，11n n n p a dx xαε=++⎰因为11111111111n p np p dx x n x p p p--==----⎰，且0<p<1，所以当n →∞ 时， 有 11111111np p dx x p p n-=---⎰发散， 即 1()nn k a f k ==∑在0<p<1 是发散的.（IV ）当p ≤0 时{n a }是单调递增无上界lim n n a →∞=+∞,所以是发散的. 通过对例2 的讨论，我们可以看出运用定理不仅解决了α≥2 的情况而且当α<2 的情况也清楚了.从中不难发现运用定理将级数敛散性问题转化为积分与数列的敛散性问题，从而降低了难度，也使许多问题归纳成系统.所以在今后判断敛散性问题上，可依据题意要求灵活运用定理加以判断.3.总结单调有界定理是极限理论中的一个重要定理，它在数学分析中常用于数列及函数的收敛性，并且单调有界定理与实数完备性也密切相关.以上通过利用单调有界定理在实数完备性中的应用，即运用单调有界定理证明了实数完备性的几大定理（区间套定理、柯西收敛准则、致密性定理、有限覆盖定理）;同时在数列的单调有界定理基础上，利用非负函数的单调性和积分性质，论证了非正常积分和正项级数可以互为比较对象，判断对方的敛散性，并推广应用之.参考文献[1]胡永生.浅谈致密性定理的不同证明方法[J].中国校外教育,2008,(3).[2]马爱江.单调有界数列必有极限与柯西收敛准则等价性证明[J].新疆教育学院学报，2004，（55-57).[3]华东师范大学数学系编.数学分析（上，下）[M].高等教育出版社.[4]闫彦宗,陈海鸿,岳晓红.可积性与原函数存在性的关系[J];安庆师范学院学报(自然科学版)，2006年02期.[5]华东师范大学数学系，数学分析第三版[M]，北京：高等教育出版社，2001:52-63.[6]East China noemal university mathenatics Ed,[J],Mathematical analysis of higher education,2001.[7]冯孔荣，用有限覆盖定理直接证明关于实数的其它几个定理[J]，恩施师专学报，1982（02）.致谢：感谢我的导师方爱香老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样,在这里请接受我诚挚的谢意！。

数列的单调性与极限的关系
数列在数学中占有重要的地位，其性质也因其单调性不同而异。

单调性是指数列中各项之间的大小关系是否一致，即是否单调递
增或单调递减。

而极限则涉及到数列中项之间的趋势，即数列是
否逼近一个固定的值。

数列的单调性与极限之间有着密切的联系。

首先来看单调递增
的数列，它的极限通常是存在的。

这是因为单调递增的数列往往
是越来越接近某个值，但不超过那个值，即该数列的上确界（或
称极大值）存在。

比如，一个由正整数递增而成的数列，它的上
确界是无限大，即极限为正无穷。

相反，单调递减的数列也有可能存在极限。

但与单调递增的数
列不同的是，单调递减的数列的极限往往是下确界（或称极小值），即该数列的下确界存在。

比如，一个由倒数递增而成的数列，它的下确界是零，即极限为零。

除此之外，还有一类有限单调数列，在这类数列中，极限等于
数列的最大值或最小值。

而无限单调数列的极限则是数列的上（下）确界，这一点已经在前面进行了说明。

当然，单调性与极限之间的联系不仅仅局限于上述几种情况。

在更为复杂的数列中，它们之间的关系可能更加微妙，需要经过
较为深入的研究才能得出结论。

总的来说，数列的单调性和极限之间的关系是数学研究中一个
非常重要的课题。

通过对这个问题的研究，我们不仅可以更好地
理解数列的基本性质，还可以在其他领域中更好地应用数学知识。

因此，对于任何对数学感兴趣的人来说，学习数列的单调性和极
限的关系是非常有必要的。

考研高等数学重要基础知识点单调有界收敛准则及其应用
2023考研高等数学重要基础知识点：单调有界收敛准则及其应用_中公教育网
一、单调有界准则
单调且有界的数列必收敛。

理解:单调递增且有上界的级数必收敛；具有下界的单调递减序列必定收敛。

题型:已知数列极限的递推关系，试图证明数列极限的存在性，并求出这个极限。

总结：
1)根据递推公式证明数列极限存在的基本思想:首先证明数列是单调有界的，从而得到数列极限的存在性；然后同时取方程两边的极限，得到方程，求出极限值。

2）证明数列单调有界的主要方法：
①先设出极限再求出极限值，对比极限值与数列前三项的大小关系确定证明数列单调递增还是单调递减、有上界还是有下界，以及上界或下界各是多少；
②证明时，先证有界性，再证单调性；
③为了更好地运用递推公式，证明过程中一般会用到数学归纳法。

以上根据具体问题给大家展示了利用单调有界收敛准则证明数列极限存在的具体分析思路和解题步骤，希望大家多总结方法，从题目中总结解题技巧和书写规范。

极限单调有界准则为了更好地理解极限单调有界准则，我们先来了解一下数列和收敛的概念。

数列是指按照一定的顺序排列成的一串数，可以用数列的通项公式来表示。

其中，通项公式是指用n表示的一元函数，它可以通过给定的n值来计算出数列中的任意一项。

收敛是指数列中的所有项逐渐接近于一些特定的数，也就是极限。

如果一个数列收敛，它的极限值可以用公式lim(n→∞)an = L表示，其中L为极限值。

极限单调有界准则中的"单调"意味着数列中的每一项都比前一项要大（或小），换句话说，数列是单调递增或单调递减的。

举个例子，数列{1/n}就是单调递减的，因为它的每一项都小于前一项。

另外，"有界"意味着数列中的每一项都不会超过一个特定的范围或区间。

综上所述，如果一个数列同时满足单调和有界的条件，那么它一定收敛。

为了证明极限单调有界准则，我们可以分别从单调性和有界性两个方面进行证明。

首先，假设数列是单调递增的。

由于数列递增，对于任意的n来说，an<=an+1、另外，假设数列是有界的，即存在一个上界K，使得对于所有的n，an<=K。

现在我们来定义一个集合A，集合A包含数列中的所有项an。

由于数列递增，集合A中的每一项都小于K。

根据实数完备性公理，这样的集合A必定有一个上确界，设为L。

接下来，我们要证明lim(n→∞)an = L。

根据上确界的定义，对于任意的正数ε，存在一个项ak属于集合A，使得L-ε<ak<=L。

另外，根据an的递增性，对于所有的n>k，ak<=an<=ak+1、结合以上两个不等式，我们可以得到L-ε<ak<=an<=ak+1<=L。

因此，当n趋向于无穷大时，数列an也趋向于L。

换句话说，数列收敛于L，即lim(n→∞)an = L。

同样地，我们也可以证明当数列是递减且有界时，它也会收敛。

证明的思路与上述类似，只需要做相应的变换。

第一章 实数和数列极限第六节 单调有界原理与闭区间套定理我们知道，有界数列不一定收敛。

我们就问，对有界数列再加上什么条件，就能使它收敛呢。

在本节中将要引入一类特殊 的数列—单调数列；单调有界的数列必有极限，对单调数列而言，有界性和收敛性是等价的。

一 、单调数列 的概念 定义 1.8 设}{n a 是一个数列。

（1）如果数列}{n a 满足 1+≤n n a a ， ,2,1=n则称此数列为递增数列；（2）如果数列}{n a 满足 1+≥n n a a ， ,2,1=n 则称此数列为递减数列；（3）如果上面两个不等式都是严格的，即1+<n n a a （或1+>n n a a ）， ,2,1=n ， 则称此数列为严格递增的 （或严格递减的）。

（4）递增或递减的数列通称为单调数列 。

显然，递增的数列有下界， 递减的数列有上界。

显然，}{n a 是递增数列等价于}{n a -是递减数列。

（递增数列与递减数列两者可以互相转换，所以只讨论一种就可以了。

）例如 （1）na n 1211+++= ，*N n ∈，}{n a 是递增数列；（2）121211-+++=n n a ，*N n ∈，}{n a 是递增数列， （3）!1!211n s n +++= ，*N n ∈， }{n s 是递增数列 。

（4）}1{n 是递减数列，}{2n 是递增数列，}1{+n n 是递增数列 （11)1(1+-+++n n n n 0)1](1)1[(1>+++=n n ）。

例 设21=x ，并定义n n x x +=+21，*N n ∈则}{n x 是递增数列。

事实上 222+=x ，,,2223 ++=x可以从中观察出来有1321+<<<<<n n x x x x x ，*N n ∈；或者从考察1122-++-+=-n n n n x x x x)(22111---+++=n n n n x x x x ， 由此递推，得1321+<<<<<n n x x x x x ，*N n ∈； 故}{n x 是递增数列。

高中数学数列极限的性质与计算方法详解数列是高中数学中的重要概念，而数列的极限更是数学分析的基础。

在高中数学中，数列极限的性质和计算方法是一个重要的考点。

本文将详细解析数列极限的性质和计算方法，并通过具体题目进行举例，帮助高中学生和他们的父母更好地理解和掌握这一知识点。

一、数列极限的性质1. 有界性：如果数列{an}存在有界的上界和下界，那么该数列必定收敛。

例如，考虑数列{an} = (-1)^n，该数列的值在-1和1之间，因此数列{an}是有界的，且极限为0。

2. 单调性：如果数列{an}单调递增且有上界，或者单调递减且有下界，那么该数列必定收敛。

例如，考虑数列{an} = 1/n，该数列单调递减且有下界0，因此数列{an}是收敛的，且极限为0。

3. 夹逼定理：如果数列{an}满足an≤bn≤cn，并且lim an = lim cn = L，那么数列{bn}也收敛，并且极限为L。

例如，考虑数列{an} = 1/n，{bn} = (1 + 1/n)^n，{cn}= (1 + 1/n)^(n+1)，显然有an≤bn≤cn，并且lim an = lim cn = 0，因此数列{bn}也收敛，且极限为0。

二、数列极限的计算方法1. 基本四则运算法则：如果数列{an}和{bn}的极限分别为A和B，那么数列{an + bn}的极限为A + B，数列{an - bn}的极限为A - B，数列{an * bn}的极限为A * B，数列{an / bn}的极限为A / B（其中B ≠ 0）。

2. 极限的乘法法则：如果数列{an}的极限为A，数列{bn}的极限为B，那么数列{an * bn}的极限为A * B。

例如，考虑数列{an} = 1/n，{bn} = n，显然lim an = 0，lim bn = ∞，但是lim (an * bn) = 1。

3. 极限的倒数法则：如果数列{an}的极限为A（A ≠ 0），那么数列{1/an}的极限为1/A。

单调有界数列必有极限例题
例题：考虑数列 an = (-1)^n / n，证明该数列是单调有界的，
并求其极限。

证明该数列是单调有界的：
首先，我们观察到该数列的前几项：a1 = -1, a2 = 1/2, a3 = -1/3, a4 = 1/4, … 可以发现，奇数项是递减的，偶数项是递增的。

因此，该数列是交替的递减递增的，即单调的。

其次，我们来证明该数列有上下界。

数列的所有项的绝对值都小于等于1，因此数列有上界。

此外，当 n 趋向无穷时，数列的绝对值趋向于0，表明数列有下界。

因此，根据单调有界数列的定理，该数列必有极限。

求极限：
我们来计算该数列的极限。

当 n 是偶数时，an = 1/n，当 n 是奇数时，an = -1/n。

不失一般性，我们只考虑 n 是偶数的情况，因为奇数的情况可以类似地进行讨论。

当 n 是偶数时，
an = 1/n = 1/(2k)，其中 n = 2k。

当 k 趋向无穷时，lim (k→∞) 1/(2k) = 0。

因此，该数列的极限是0。

文档标题：聊聊数列的单调有界准则——让你一看就懂！正文：嘿，小伙伴们，今天咱们来聊聊一个数学里的好玩东西——数列的单调有界准则。

别一听“准则”俩字就头大，其实这玩意儿挺简单的，我保证让你一看就懂！首先，咱们得知道啥是数列。

数列嘛，就是一串数字按顺序排排队，比如1, 2, 3, 4, 5这样。

那么，啥是单调有界呢？别急，听我慢慢道来。

单调，就是这串数字要么一直往上涨，要么一直往下跌。

往上涨的叫单调递增，往下跌的叫单调递减。

比如说，1, 2, 3, 4, 5就是单调递增的，5, 4, 3, 2, 1就是单调递减的。

有界呢，就是这串数字有上有下，不能没完没了地涨或者跌。

比如1, 2, 3, 4, 5，最小是1，最大是5，这就叫有界。

那么，单调有界准则到底是啥呢？简单来说，就是一个数列如果既单调又有界，那它肯定会有一个极限。

啥是极限？就是这串数字一直往上涨或者往下跌，最后会越来越接近一个固定的数字。

举个例子，咱们班小明身高每年都比去年高1厘米，这就是一个单调递增的数列。

但是，小明总不能一直长个儿吧，总有个头吧？这个“总有个头”就是有界。

所以，小明的身高数列就是一个单调有界的数列。

最后，小明的身高会越来越接近一个固定的数字，这个数字就是他的极限身高。

好了，咱们再来总结一下单调有界准则的三个要点：1. 数列要单调，要么一直往上涨，要么一直往下跌。

2. 数列要有界，不能没完没了地涨或者跌。

3. 满足以上两个条件，这个数列就一定会有一个极限。

说了这么多，小伙伴们是不是觉得单调有界准则也没那么难懂呢？其实，数学里的很多知识都挺有意思的，只要你用心去发现，就能找到其中的乐趣。

好啦，今天咱们就聊到这里，下次再给你们讲讲数学里的其他好玩事儿！别忘了，数学其实挺有趣的，一起加油吧！。