证明数列极限的方法

求数列极限的十五种方法1．定义法N ε-定义：设{}n a 为数列，a 为定数，若对任给的正数ε，总存在正数N ，使得当n N >时，有n a a ε-<，则称数列{}n a 收敛于a ；记作：lim n n a a →∞=，否则称{}n a 为发散数列．例1．求证：1lim 1nn a →∞=，其中0a >．证：当1a =时，结论显然成立．当1a >时，记11n a α=-，则0α>，由()1111(1)nn a n n ααα=+≥+=+-，得111na a n--≤， 任给0ε>，则当1a n N ε->=时，就有11n a ε-<，即11na ε-<，即1lim 1nn a →∞=．当01a <<时，令1b a=，则1b >，由上易知：1lim 1nn b →∞=，∴111lim 1lim n n nn a b→∞→∞==．综上，1lim 1nn a →∞=，其中0a >．例2．求：7lim !nn n →∞． 解：变式：77777777777771!1278917!6!n n n n n n=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≤⋅=⋅-；∴77710!6!n n n -≤⋅， ∴0ε∀>，7716!N ε⎡⎤∃=⋅⎢⎣⎦，则当n N >时，有77710!6!n n n ε-≤⋅<；∴7lim 0!n n n →∞=． 2．利用柯西收敛准则柯西收敛准则：数列{}n a 收敛的充要条件是：0ε∀>，∃正整数N ，使得当n m N >、时，总有：n m a a ε-<成立． 例3．证明：数列1sin (1, 2, 3, )2nn kk kx n ===⋅⋅⋅∑为收敛数列． 证：11111sin(1)sin 111112(122222212n mn m m n m n m m m n x x m -+++-+-=+⋅⋅⋅+≤+⋅⋅⋅+<<<-， 0ε∀>，取1N ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，当n m N >>时，有n m x x ε-<，由柯西收敛准则，数列{}n x 收敛．例4．（有界变差数列收敛定理）若数列{}n x 满足条件：11221n n n n x x x x x x M ----+-+⋅⋅⋅-≤，(1, 2, )n =⋅⋅⋅，则称{}n x 为有界变差数列，试证：有界变差数列一定收敛．证：令1112210, n n n n n y y x x x x x x ---==-+-+⋅⋅⋅-，那么{}n y 单调递增，由已知可知：{}n y 有界，故{}n y 收敛， 从而0ε∀>，∃正整数N ，使得当n m N >>时，有n m y y ε-<；此即1121n m n n n n m m x x x x x x x x ε---+-≤-+-+⋅⋅⋅-<；由柯西收敛准则，数列{}n x 收敛． 注：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，其优点在于无需借用数列以外的数a ，只需根据数列本身的特征就可鉴别其敛散性． 3．运用单调有界定理单调有界定理：在实数系中，有界的单调数列必有极限．例5．证明：数列n x =n 个根式，0a >，1, 2, n = ）极限存在，并求lim nn x →∞．证：由假设知n x =；①用数学归纳法可证：1, n n x x k N +>∈；② 此即证{}n x 是单调递增的．事实上，10n x +<<<1=；由①②可知：{}n x 单调递增有上界，从而lim n n x l →∞=存在，对①式两边取极限得：l =解得：l =l =；∴lim n n x →∞=4．利用迫敛性准则（即两边夹法）迫敛性：设数列{}n a 、{}n b 都以a 为极限，数列{}n c 满足：存在正数N ，当n N >时，有：n n n a c b ≤≤，则数列{}n c 收敛，且lim n n c a →∞=． 例6．求：22212lim()12n nn n n n n n n→∞++⋅⋅⋅+++++++．解：记：2221212n n x n n n n n n n =++⋅⋅⋅+++++++，则：2212121n n nx n n n n n ++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+≤≤++++；∴22(1)(1)2(2)2(1)n n n n n x n n n n ++≤≤+++；从而22(1)1(1)lim lim 2(2)22(1)n n n n n n n n n n →∞→∞++==+++， ∴由迫敛性，得：222121lim()122n n n n n n n n n →∞++⋅⋅⋅+=++++++．注：迫敛性在求数列极限中应用广泛，常与其他各种方法综合使用，起着基础性的作用． 5．利用定积分的定义计算极限黎曼积分定义：设为()f x 定义在[, ]a b 上的一个函数，J 为一个确定的数，若对任给的正数0ε>，总存在某一正数δ，使得对[, ]a b 的任意分割T ，在其上任意选取的点集{}i ξ，i ξ∈[]1,i i x x -，只要T δ<，就有1()niii f x Jξε=∆-<∑，则称函数()f x 在[, ]a b 上（黎曼）可积，数J 为()f x 在[, ]a b 上的定积分，记作()baJ f x dx =⎰．例7．求：()()11lim !2!nnn n n n --→∞⎡⎤⋅⋅⎣⎦． 解：原式n n →∞→∞==112lim (1)(1)(1)nn n n n n →∞⎡⎤=++⋅⋅⋅+⎢⎥⎣⎦11exp lim ln(1)nn i i nn →∞=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑()()1expln(1)exp 2ln 21x dx =+=-⎰．例8．求：2sin sin sin lim 1112n n n n n n n n n πππ→∞⎛⎫⎪++⋅⋅⋅+ ⎪+ ⎪++⎪⎝⎭． 解：因为：222sinsinsin sin sin sin sin sin sin 111112n n n nn n n n n n n n n n n n n n nπππππππππ++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+<++⋅⋅⋅+<+++++，又：2sinsinsin 12limlim (sin sin sin )11n n n n n nn n n n n n n n ππππππππ→∞→∞++⋅⋅⋅+⎡⎤=⋅⋅++⋅⋅⋅+⎢⎥++⎣⎦∴02sinsinsin 12limsin 1n n nn n xdx n ππππππ→∞++⋅⋅⋅+=⋅=+⎰； 同理：2sinsinsin 2lim1n n nn n n nππππ→∞++⋅⋅⋅+=+； 由迫敛性，得：2sin sin sin 2lim 1112n n n n n n n n n ππππ→∞⎛⎫⎪++⋅⋅⋅+= ⎪+ ⎪++⎪⎝⎭． 注：数列极限为“有无穷多项无穷小的和的数列极限，且每项的形式很规范”这一类型问题时，可以考虑能否将极限看作是一个特殊的函数定积分的定义；部分相关的数列极限直接利用积分定义可能比较困难，这时需要综合运用迫敛性准则等方法进行讨论．6．利用（海涅）归结原则求数列极限归结原则：0lim ()x xf x A →=⇔对任何0 ()n x x n →→∞，有lim ()n n f x A →∞=． 例9．求：11lim 1n n e n →∞-． 解：11001lim lim ()111n nx x n n e e e e n n=→∞→∞--'===-． 例10．计算：211lim 1nn n n →∞⎛⎫+- ⎪⎝⎭． 解：一方面，2111(1)(1) ()n n e n n n n+-<+→→∞； 另一方面，2221112221111(1)(1)(1n n n n n n n n n n n n n -------+-=+≥+；由归结原则：（取2, 2, 3, 1n n x n n ==⋅⋅⋅-），22222111222211111lim(1)lim(1lim(1lim(1)lim(1)n n n x n n n n n n n x n n n n e x n n n n ----→∞→∞→∞→∞→∞----+=+⋅+=+=+=； 由迫敛性，得：211lim(1)nn e n n →∞+-=． 注：数列是一种特殊的函数，而函数又具有连续、可导、可微、可积等优良性质，有时我们可以借助函数的这些优良性质将数列极限转化为函数极限，从而使问题得到简化和解决． 7．利用施托尔茨（stolz ）定理求数列极限stolz 定理1：()∞∞型：若{}n y 是严格递增的正无穷大数列，它与数列{}n x 一起满足：11lim n n n n n x x l y y +→∞+-=-，则有lim nn nx l y →∞=，其中l 为有限数，或+∞，或-∞．stolz 定理2：0()0型：若{}n y 是严格递减的趋向于零的数列，n →∞时，0n x →且11lim n n n n n x x l y y +→∞+-=-，则有lim nn nx l y →∞=，其中l 为有限数，或+∞，或-∞．例11．求：112lim ()p p pp n n p N n +→∞++⋅⋅⋅+∈． 解：令112, , p p p p n n x n y n n N +=++⋅⋅⋅+=∈，则由定理1，得：112lim p p p p n n n +→∞++⋅⋅⋅+=11(1)lim (1)p p p n n n n ++→∞+=+-1(1)1lim (1)1(1)12p n p p n p p p p n n →∞-+=+⋅++-+⋅⋅⋅+． 注：本题亦可由方法五（即定积分定义）求得，也较为简便，此处略．例12．设02ln nk nk n CS n ==∑，求：lim n n S →∞． 解：令2n y n =，则{}n y 单调递增数列，于是由定理2得：lim n n S →∞=02ln lim nknk n C n =→∞∑110022ln ln lim (1)n nk k n nk k n C C n n++==→∞-=+-∑∑01ln 1lim 21nk n n n k n =→∞+-+=+∑11(1)ln(1)ln lim 21n k n n n k n +=→∞++-=+∑ 1ln()(1)ln(1)ln ln(1)1lim lim 2122nn n n n n n n n n n →∞→∞+++--+===+．注：stolz 定理是一种简便的求极限方法，特别对分子、分母为求和型，利用stolz 定理有很大的优越性，它可以说是求数列极限的洛必达（L'Hospita ）法则． 8．利用级数求和求数列极限由于数列与级数在形式上的统一性，有时数列极限的计算可以转化为级数求和，从而通过级数求和的知识使问题得到解决．例13．求：212lim()n n na a a→∞++⋅⋅⋅+，(1)a >． 解：令1x a =，则1x <，考虑级数：1nn nx ∞=∑．∵11(1)lim lim 1n n n n n n a n x x a nx ++→∞→∞+==<， ∴此级数是收敛的．令1()nn S x nx ∞==∑11n n x nx∞-==⋅∑，再令11()n n f x nx ∞-==∑，∵111()xxn n n n f t dt nt dt x ∞∞-=====∑∑⎰⎰1xx-；∴21()(1(1)x f x x x '==--； 而2()()(1)x S x x f x x =⋅=-；因此，原式=1112()(1)a S a a ---==-．9．利用级数收敛性判断极限存在由于级数与数列在形式上可以相互转化，使得级数与数列的性质有了内在的密切联系，因此数列极限的存在性及极限值问题，可转化为研究级数收敛性问题． 例14．设00x >，12(1)2n n nx x x ++=+(0, 1, 2, )n =⋅⋅⋅，证明：数列{}n x 收敛，并求极限lim nn x →∞． 证：由00x >，可得：0n x >(0, 1, 2, )n =⋅⋅⋅，令2(1)(), (0)2x f x x x+=>+， 则2210'()(2)2f x x <=<+，且12(1)(), 0, (0, 1, 2, )2n nn n nx f x x x n x ++==>=⋅⋅⋅+， 考虑级数：10n n n x x ∞+=-∑；由于11n n n n x x x x +--=-11()()n n n n f x f x x x ---=-11'()()12n n n n f x x x x ξ---<-；所以，级数10n n n x x ∞+=-∑收敛，从而10()n n n x x ∞+=-∑收敛．令()10nn k k k S x x +==-∑10n x x +=-，∵lim n n S →∞存在，∴10lim lim n n n n x x Sl +→∞→∞=+=（存在）；对式子：12(1)2n n n x xx ++=+，两边同时取极限：2(1)2l l l+=+，∴l =或l =（舍负）；∴lim nn x →∞= 例15．证明：111lim(1ln )23n n n→∞++⋅⋅⋅+-存在．（此极限值称为Euler 常数）． 证：设1111ln 23n a n n =++⋅⋅⋅+-，则1n n a a --=[]1ln ln(1)n n n---； 对函数ln y n =在[1, ]n n -上应用拉格朗日中值定理， 可得：1ln ln(1) (01)1n n n θθ--=<<-+，所以1211111(1)(1)n n a a n n n n n θθθ---=-=<-+-+-； 因为221(1)n n ∞=-∑收敛，由比较判别法知：12n n n a a ∞-=-∑也收敛， 所以lim nn a →∞存在，即111lim(1ln )23n n n→∞++⋅⋅⋅+-存在． 10．利用幂级数求极限利用基本初等函数的麦克劳林展开式，常常易求出一些特殊形式的数列极限． 例16．设11sin sin , sin sin(sin ) (2, 3, )n n x x x x n -===⋅⋅⋅，若sin 0x >，求：sin n n x →∞． 解：对于固定的x ，当n →∞时，1sin n x单调趋于无穷，由stolz 公式，有： 2222111lim sin lim lim 111sin sin sin n n n n n n n n n n x x x x →∞→∞→∞++-==-221lim 11sin (sin )sin n n n x x→∞=-46622220002244221()1sin 3lim lim lim 111sin (())sin 3t t t t t o t t t t t t t t o t t t +++→→→-⋅+⋅===----+46622004411()1()33lim lim 311()(1)33t t t t o t t o t t o t o ++→→-⋅+-⋅+===++． 11．利用微分中值定理求极限拉格朗日中值定理是微分学重要的基本定理，它利用函数的局部性质来研究函数的整体性质，其应用十分广泛．下面我们来看一下拉格朗日中值定理在求数列极限中的应用．例17．求：2lim (arctan arctan )1n a an n n →∞-+，(0)a ≠． 解：设()arctan f x x =，在[, 1a an n+上应用拉格朗日中值定理， 得：21()()( [, ]1111a a a a a af f n n n n n nξξ-=-∈++++，故当n →∞时，0ξ→，可知：原式22lim 11n a nn a n ξ→∞=⋅⋅=++． 12．巧用无穷小数列求数列极限引理：数列{}n x 收敛于a 的充要条件是：数列{}n x a -为无穷小数列． 注：该引理说明，若lim nn x a →∞=，则n x 可作“变量”替换：令n n x a α=+，其中{}n α是一个无穷小数列． 定理1：若数列{}n α为无穷小数列，则数列{}n α也为无穷小数列，反之亦成立． 定理2：若数列{}n α为无穷小数列，则数列12{}nnααα++⋅⋅⋅+也为无穷小数列．推论1：设数列{}n α为无穷小数列，则数列12{}nnααα++⋅⋅⋅+也为无穷小数列．例18．（算术平均收敛公式）设lim n n x a →∞=，求极限12limnn x x x n→∞++⋅⋅⋅+．解：由lim nn x a →∞=，作“变量”代换，令n n x a α=+，其中{}n α是一无穷小数列； 由定理2的结论有：12lim n n x x x n →∞++⋅⋅⋅+12()()()lim n n a a a nααα→∞++++⋅⋅⋅++= 1212()()lim lim 0n n n n na a a a n nαααααα→∞→∞+++⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅+==+=+=．此题还可以用方法1（定义法）证明，也可通过方法7（stolz 公式）求得，此处略．例19．设lim n n x a →∞=，lim n n y b →∞=，求极限1211lim n n n n x y x y x y n-→∞++⋅⋅⋅+．解：由lim n n x a →∞=，lim n n y b →∞=，作“变量”代换，令n n x a α=+，n n y b β=+，其中{}n α，{}n β都是一无穷小数列， 故1211lim n n n n x y x y x y n -→∞++⋅⋅⋅+11()()()()lim n n n a b a b nαβαβ→∞+++⋅⋅⋅+++= 1111lim n n n n n ab b a n n n ααββαβαβ→∞+⋅⋅⋅++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅+⎡⎤=+++⎢⎥⎣⎦ 因为0n β→()n →∞，所以{}n β有界数列，即n M β≤， 从而结合上述推论1，有：12110 ()nn n M n nnααααβαβ++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅≤⋅→→∞，再根据定理1，即有：110 ()n n n nαβαβ+⋅⋅⋅→→∞；又由定理2，可知：10na nββ+⋅⋅⋅+⋅→，10 ()nb n nαα+⋅⋅⋅+⋅→→∞；∴1211lim n n n n x y x y x y ab n-→∞++⋅⋅⋅+=．注：利用无穷小数列求数列极限通常在高等数学和数学分析教材中介绍甚少，但却是一种很实用有效的方法．用这种方法求某类数列的极限是极为方便的． 13．利用无穷小的等价代换求某些函数列的极限定理：设函数()f x 、()g x 在0x =的某个领域有意义，()0g x >，0()lim 1()x f x g x →=，且当n →∞时，0mn a →(1, 2, 3, )m =⋅⋅⋅，11lim ()lim ()nnmn mn n n m m f a g a →∞→∞===∑∑，则在右端极限存在时成立．例20．求极限1lim 1)nn i →∞=∑．解：令()1f x =-，1()3g x x =，当0x →1x ~，由定理1，得：2111111lim 1)lim 3326nnn n i i i n→∞→∞===⋅=⋅=∑∑． 例21．求：2231lim (1)nn i i a n →∞=+∏，（a 为非零常数）． 解：原式2331exp lim ln(1)nn i i a n →∞=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑；令()ln(1)f x x =+，当0x →时，ln(1)x x +~， 由定理1，得：22333311lim ln(1)lim nnn n i i i i a a n n→∞→∞==+=∑∑223(1)(21)1lim 63n n n n a a n →∞++==；∴2231lim (1)nn i i a n →∞=+=∏21exp()3a ． 注：我们知道，当0x →时，函数sin , tan , arcsin , arctan , 1, ln(1)x x x x x e x -+都x 与等价，倘若熟悉这些等价函数，观察它们与本文定理中的()f x 的关系，把求某些函数列极限问题转化为求熟知的数列极限问题，这样就会起到事半功倍的效果． 14．利用压缩映射原理求数列极限定义1：设()f x 在[, ]a b 上有定义，方程()f x x =在[, ]a b 上的解称为()f x 在[, ]a b 上的不动点． 定义2：若存在一个常数k ，且01k ≤<，使得[, ]x y a b ∀∈、有()()f x f y k x y -≤-，则称()f x 是[, ]a b 上的一个压缩映射．压缩映射原理：设称()f x 是[, ]a b 上的一个压缩映射且0x ∈[, ]a b ，1()n n x f x +=，对n N ∀∈，有[, ]n x a b ∈，则称()f x 在[, ]a b 上存在唯一的不动点c ，且lim nn x c →∞=． 例22．设12ax =，212n n a x x ++=(01)a <<，1, 2, n =⋅⋅⋅，求lim nn x →∞． 解：考察函数2()22a x f x =+，1[0,2ax +∈， 易见对1[0, ]2a x +∀∈，有：21()2n n n a x x f x ++==，11[0, 22a a x +=∈，1()12af x x +'=≤<； 所以，()f x 是压缩的，由压缩映射原理，数列{}n x 收敛．设lim nn x c →∞=，则c 是222a x x =+在1[0, ]2a +的解，解得1c =，即lim 1n n x →∞=例23．证明：数列n x =（n 个根式，14a >，1, 2, n =⋅⋅⋅）极限存在，并求lim nn x →∞．解：易知：n x =，考察函数：()f x =，[0, )x ∈+∞且在[0, )+∞上有：1f '<，因此，()f x 在[0, )+∞上是压缩的；1[0, )x =+∞，1()n n x f x +=，由压缩映射原理，数列{}n x 收敛且极限为方程：()x f x ==的解，解得：lim n n x →∞=本题也可通过方法三（单调有界定理）解得，此处略．注：压缩映射原理在实分析中有着十分广泛的应用，如用它可十分简单的证明稳函数存在定理、微分方程解的存在性定理，特别的在求一些数列极限中有着十分重要的作用，往往可以使数列极限问题得到简便快速的解决．15．利用矩阵求解一类数列的极限（1）若数列的递推公式形如：12n n n x px qx --=+且已知01x x 、，其中p q 、为常数且0p ≠，0q ≠，2, 3, n =⋅⋅⋅；解：可将递推公式写成矩阵形式，则有1111201010n n n n n x x x p q p q x x x ----⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⋅⋅⋅= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭，2, 3, n =⋅⋅⋅，从而可利用线性代数知识求出n x 的表达式，并进一步求出lim nn x →∞．（2）若数列的递推公式形如：11n n n ax bx cx d--+=+且已知0x ，其中0c ≠且ad bc ≠，1, 2, n =⋅⋅⋅，解法1：令211n n n y cx d y ---+=，则1121()n n n y x d c y ---=-，11()n n n yx d c y -=-， 从而有：121211()(())n n n n n n y yy a d d b c y c y y ------=-+⋅，整理得：12()()n n n y a d y bc ad y --=++-，再由（1）可以求解． 解法2：设与关系式010ax b x cx d +=+对应的矩阵为a b A c b ⎛⎫= ⎪⎝⎭，由关系式11n nn ax b x cx d --+=+； 逐次递推，有00n nn n n a x b x c x d +=+，其对应的矩阵为nn n n a b B c d ⎛⎫= ⎪⎝⎭， 利用数学归纳法易证得n B A =，通过计算n A 可求出n x 的表达式，并进一步求出lim nn x →∞． 例24．证明：满足递推公式11(1)n n n x x x αα+-=+-(01)α<<的任何实数序列{}n x 有一个极限，并求出以α、0x 及1x 表示的极限．解：由已知可得：111111200111010n n n n n n x x x x A x x x x αααα-------⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭，（110A αα-⎛⎫=⎪⎝⎭）； 矩阵A 的特征值121, 1λλα==-，对应的特征向量分别为：''12(1, 1), (1, 1)ξξα==-；令1211(, )11P αξξ-⎛⎫== ⎪⎝⎭，则11001P AP α-⎛⎫= ⎪-⎝⎭，从而有：()()11111111111111120101n n n AP P ααααα----⎛⎫⎛⎫--⎛⎫⎛⎫==⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪----⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭()()()()111111121111n nn n ααααααα--⎛⎫---+- ⎪= ⎪----+-⎝⎭； 于是，101(1(1))(1(1))2n n n x x x αααα=--+-+-⎡⎤⎣⎦-． 因为11α-<，所以lim(1)0nn α→∞-=，从而[]011lim (1)2n n x x x αα→∞=-+-． 例25．已知斐波那契数列定义为：1101 (1, 2, 1)n n n F F F n F F +-=+=⋅⋅⋅==；；若令1n n n F x F +=，01x =且111n n x x -=+，(1, 2, )n =⋅⋅⋅，证明极限lim nn x →∞存在并求此极限． 解：显然1011x x =+，相应矩阵0111A ⎛⎫= ⎪⎝⎭的特征值12 λλ==，对应的特征向量分别为：''12 1), 1)ξξ==；令()21121211, 111111P λλλλξξ⎛⎫--⎛⎫ ⎪==== ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭⎝⎭，11211P λλ-⎫=⎪--⎭； 则有：11200P AP λλ-⎛⎫= ⎪⎝⎭；于是11112121112121200nn n n n nn n n n n A P P λλλλλλλλλλ---++--⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭；从而，()111212111212, 1, 2, n n n nn nn n n x n λλλλλλλλ--++-+-==⋅⋅⋅-+-， 由于211λλ<，上式右端分子、分母同时除以1n λ， 再令n →∞，则有：1lim limn n n n n F x F →∞→∞+==． 注：求由常系数线性递推公式所确定的数列的极限有很多种方法，矩阵解法只是其一，但与之相关的论述很少，但却简单实用．。

求数列极限的方法一、引言数列是数学中一个重要的概念，它是由一系列有序的数按照一定规律排列而成。

在数学中，我们经常需要研究数列的性质，尤其是数列的极限。

数列的极限是指当数列中的数值逐渐接近一个固定的值时，这个固定值就是数列的极限。

本文将介绍几种常见的方法来求解数列的极限。

二、数列极限的定义数列的极限是指当数列的项无限接近某个固定的值时，这个固定的值就是数列的极限。

数列的极限可以是有限的实数，也可以是无穷大或无穷小。

三、数列极限的求解方法1. 递推法递推法是求解数列极限的一种常用方法。

当数列的每一项都可以通过前一项来递推得到时，我们可以通过递推关系式来求解数列的极限。

例如，对于等差数列an = a1 + (n-1)d，其中a1为首项，d为公差，我们可以通过递推关系式an = an-1 + d来求解数列的极限。

2. 收敛法收敛法是求解数列极限的另一种常用方法。

当数列的每一项都是有界的，并且数列的差值趋近于0时，我们可以通过数列的收敛性来求解数列的极限。

例如，对于数列an = 1/n，我们可以通过证明数列的收敛性来求解数列的极限。

3. 夹逼法夹逼法是求解数列极限的一种重要方法。

当数列的每一项都被夹在两个已知的数列之间，并且这两个数列的极限相等时，我们可以通过夹逼法来求解数列的极限。

例如，对于数列an = sqrt(n)/n，我们可以通过夹逼法来求解数列的极限。

4. 递归法递归法是求解数列极限的一种常见方法。

当数列的每一项都可以通过前几项来递归得到时，我们可以通过递归关系式来求解数列的极限。

例如，对于斐波那契数列an = an-1 + an-2，其中a1 = 1，a2 = 1，我们可以通过递归关系式来求解数列的极限。

四、案例分析现在，我们通过几个具体的数列来演示上述方法的应用。

1. 求解等差数列的极限考虑数列an = 2n + 3，首先我们可以使用递推法来求解数列的极限。

由递推关系式an = an-1 + 2，我们可以得到a2 = a1 + 2，a3 = a2 + 2，以此类推。

用定义证明极限的方法极限是数学中重要的概念，用来描述函数在某一点附近的表现。

证明极限的方法一般分为数列极限与函数极限两种情况。

数列极限的定义是：设数列{An}在无穷区间（或是去除有限项之后的无穷区间）上有定义，则有：若存在常量a，使得对于任意给定的正数ε（ε> 0），都存在与a 相对应的正整数N，使得当n > N 时，有An - a < ε，那么我们称数列{An}以a 为极限，记为lim(An) = a。

要证明数列的极限，可以使用以下几种方法：1. 利用极限定义进行证明：根据数列的极限定义，对于任意给定的正数ε，都存在与a 相对应的正整数N，使得当n > N 时，有An - a < ε。

我们可以根据定义的表达式，推导出n 和a 之间的关系式，进而找到N 的表达式，以此来证明数列的极限。

2. 利用数列的性质进行证明：根据数列的性质，如单调性、有界性等，可以借助这些性质推导出数列的极限。

例如，如果数列是单调递增且有上界，则根据确界性质可以推出数列的极限存在且有上确界。

3. 利用比较定理进行证明：比较定理是常用的判定数列极限的方法。

如果数列{An}和数列{Bn}满足一定的条件（比如当n>N 时，有0 ≤An ≤Bn），且已知数列{Bn}的极限为a，则可根据比较定理推导出数列{An}的极限也为a。

函数极限的定义是：设函数f(x) 在点a 的某个去心领域内有定义，如果存在常数L使对于任何ε> 0，存在着一个对应于ε的δ> 0 使得当0 < x - a < δ时，有f(x) - L < ε，那么我们称函数f(x) 在x = a 处的极限为L，记为lim f(x) = L 或x→a f(x) = L。

要证明函数的极限，可以使用以下几种方法：1. 利用极限定义进行证明：根据函数的极限定义，我们可以推导出给定ε时的δ，进而得到函数的极限。

通常需要利用函数的性质和定义对符号进行推导和运算。

数列极限证明题型及解题方法
数列极限证明题型主要包括单调有界数列的极限证明、递推数列的极限证明、函数极限与数列极限的关系证明等。

下面介绍一些常见的数列极限证明题型及解题方法。

1. 单调有界数列的极限证明：
设数列{an}为单调递增数列且有上界，要证明序列{an}收敛。

一般可采用以下两种方法之一：
- 利用单调有界原理：由于数列{an}为单调递增且有上边界，根据单调有界原理，该数列必定存在极限。

- 找到上确界和下确界：由于该数列有上界，可设上界为M，同时查找下确界，证明数列{an}的极限存在。

2. 递推数列的极限证明：
设数列{an}满足递推关系an+1 = f(an)，其中f(x)为已知函数。

一般可采用以下两种方法之一：
- 显式计算法：若递推关系能够推导出显式的解析表达式an = g(n)，则可通过计算g(n)的极限来证明数列{an}的极限存在。

- 极限迭代法：设数列{an}的极限为L，对递推关系an+1 =
f(an)两边同时取极限，得到L = f(L)，进而求得L的值。

3. 函数极限与数列极限的关系证明：
对于给定的函数f(x)，要证明该函数在某点c处存在极限L，可以采用以下方法之一：
- 利用数列极限定义：构造数列{an}，使得函数f(x)在点c附近的取值与数列{an}之间存在关系，然后利用数列的极限来证明函数的极限存在。

- 利用函数极限定义：对于给定的极限L，构造函数f(x)，使得当x趋近于c时，函数f(x)的极限趋近于L。

数列极限的判定法数列极限是数学中的一门重要的概念，它是指当数列中的项无限接近于某个数时，该数就是数列的极限。

在数学中，我们常常需要判断一个数列是否存在极限，因此，了解数列极限的判定法就显得非常重要。

在本文中，我们将介绍数列极限的几种常见的判定法。

一、夹逼定理夹逼定理又称为挤压定理，是数列极限的常见判定法之一。

它的主要思想是通过构造两个收敛于同一极限的数列来确定数列的极限。

具体而言，如果对于一个数列{an}，存在两个数列{bn}和{cn}，并且满足bn≤an≤cn，同时{bn}和{cn}都收敛于同一极限L，则数列{an}的极限也为L。

举个例子，假设我们要判断数列an=(sin n)/n的极限。

我们可以构造两个数列bn=(1/n)和cn=(-1/n)，显然有-bn≤an≤cn，同时我们能够证明bn和cn的极限都为0，因此，根据夹逼定理，数列an的极限也为0。

二、单调有界原理单调有界原理也是数列极限的一种常见的判定法，这个原理的主要思想是：如果一个数列既单调又有界，那么它就一定有极限。

举个例子，考虑数列an=(1+1/2+...+1/n)，显然这个数列是单调递增的且有上界（例如当n=10^6时就能估计一个很好的上界），因此，根据单调有界原理，数列an一定有极限。

三、极限换元法极限换元法也是一种常见的数列极限的判定法。

这个方法的主要思想是通过将原数列中的项进行换元，将原来的数列转化为可以使用其他判定法判断的数列。

这个方法常常用于某些复杂的数列，例如：（cos n)^n/n!对这样的数列，我们可以通过将其项进行换元（例如x=1/n），将它转化为一个更加简单的数列，例如：(f(x))^1/x这样，我们就可以通过对新数列采用其他的判定法来求得原数列的极限。

四、Stolz定理Stolz定理是另一种常见的数列极限的判定法。

这个定理的主要思想是通过列出数列的递推式，利用L'Hopital法则将数列的极限转化为求解极限的商的极限（即极限的形式不定），从而进行判定。

高中数学中的数列极限证明知识点总结在高中数学学习的过程中，数列极限证明是一个非常重要的知识点。

数列极限证明通过逐步逼近的方式，证明了数列趋向于一个确定的值。

本文将系统总结高中数学中关于数列极限证明的知识点。

一、初等数学运算法则在进行数列极限证明时，常常需要运用初等数学运算法则。

这些法则包括数列加减乘除、幂运算、开方运算等，利用这些运算法则可以对数列进行简化和变形，从而更好地展示数列的性质和极限。

二、数列极限定义数列极限是指当数列的项趋近于无穷大时，数列真正趋近的一个确定的值。

数列极限定义包括数列趋于正无穷、负无穷以及有限值的情况，根据具体的情况可以选择不同的证明方法，如夹逼定理、数列单调有界原理等。

三、数列单调性、有界性在证明数列极限时，常常需要运用数列单调性和有界性的性质。

当数列可以通过严格单调递增或递减的方式进行逼近时，可以通过证明单调有界数列的极限存在来得到极限结果。

四、数列极限存在时的夹逼定理夹逼定理是数列极限证明的常用方法之一。

当我们需要求解一个复杂的数列的极限时，可以通过构造两个趋近于同一个值的数列来夹住原数列，从而确定原数列的极限存在。

五、数列极限存在时的数列收敛性数列收敛性是指数列极限存在且有限，通过证明数列收敛性可以进一步得到数列的极限值。

在证明数列收敛性时，常常运用到初等数学运算、夹逼定理以及极限存在的特点。

六、数列极限不存在时的性质当数列的极限不存在时，需要证明该数列是发散的。

在证明数列发散性的过程中，常常运用到反证法、数列单调性的逆否命题以及数列的性质。

七、利用递推关系式证明数列极限在高中数学中，很多数列都可以通过递推关系式来定义。

当需要证明这类数列的极限存在时，可以通过递推关系式的性质和极限的特点来进行证明。

以上是高中数学中关于数列极限证明的主要知识点总结。

通过学习和应用这些知识点，我们可以更好地理解和掌握数列极限的证明方法，提高数学推理和证明能力。

希望本文对你在高中数学学习中有所帮助。

求数列极限的方法要求解数列极限，我们首先需要了解数列的定义和性质。

数列是指按照一定规律排列的一系列数的集合。

数列的极限是指当数列中的数字无限接近某个固定值时，该固定值就是数列的极限。

求数列极限的方法有很多，下面我将介绍几种常见的方法。

1. 通过数列的定义求极限。

要求解数列的极限，可以通过对数列的定义进行推导。

数列的定义是指按照一定规律排列的一系列数的集合。

根据定义，我们可以通过逐渐增加数列的项数，观察数列的变化趋势，推测数列的极限。

例如，对于递归数列an = n^2，我们逐渐增加n的值，可以观察到当n趋近于无穷大时，an也趋近于无穷大。

因此，可以猜测该数列的极限是正无穷大。

2. 使用极限运算法则求极限。

极限运算法则是指通过对数列中的各个项进行特定的运算，从而得到数列的极限。

常见的极限运算法则有加法法则、乘法法则和除法法则等。

例如，对于数列an = 1/n，可以将每一项分子分母都乘以n，得到新的数列bn = 1。

由于bn的每一项都是常数1，因此bn的极限是1。

根据极限的乘法法则，我们可以得到原数列an的极限也是1。

3. 利用数列的收敛性求极限。

数列中的一部分项可能已经足够接近极限值，我们可以利用数列的收敛性来求解数列的极限。

数列的收敛性是指当数列中的项逐渐增加时，数列的极限趋于一个固定值。

例如，对于递归数列an = 1/n，随着n的增大，an逐渐接近于0。

因此，我们可以推测该数列的极限是0。

4. 利用夹逼定理求极限。

夹逼定理是利用数列的中间项来确定数列的极限。

夹逼定理是指当一个数列在某一项之后受到两个趋于同一极限的数列夹逼时，该数列的极限也趋于相同的极限。

夹逼定理常用于求解复杂的数列极限。

例如，对于递归数列an = (n^2 +1)/(n^2 + n + 1)，我们可以证明该数列的极限是1。

首先，我们可以通过将分子和分母都除以n^2，得到新的数列bn = (1 + 1/n^2)/(1 + 1/n + 1/n^2)。

证明极限的方法总结思路一：利用数列的定义证明一般来说，如果已知数列的表达式，欲证明数列的极限是给定的实数，那么我们通常采用定义法来证明数列收敛。

首先，我们再来回顾一下数列极限的概念。

如果对于任意ϵ>0，都存在N，使得对任意n≥N都有|a n−A|<ϵ，就称数列{a n}收敛于A，或者称A是数列{a n}的极限。

所以如果不知道数列到底收敛到何值，或者难以得到数列的具体表达式，我们很难利用定义证明数列收敛。

而用定义法证明数列收敛的思路是显而易见的，就是对于任意给定的ϵ，设法寻找相应的N，使得n≥N时候数列的每一项与A的差值小于给定的ϵ。

N一般来说是可以用ϵ表示的。

这里要注意，我们要做的事情并不一定是解不等式|a n−A|<ϵ（如果这个不等式比较容易解，当然解不等式就可以找到需要的N），一般来说这个不等式并不是很好解。

想办法利用表达式的特征找到N就好了。

首先，我们暂时还不知道对给定的ϵ，要取的N为何值。

我们并没有直接获知需要的N的“特异功能”，所以先要进行分析，看看表达式的特征，通过分析发现合适的取值。

如果直接解不等式很容易，那么只需要解这个不等式就行了。

如果并不容易，我们要看能否作合适的放缩。

倘若我们找到了一个表达式g(n)，满足|a n−A|≤g(n)，而g(n)<ϵ这个不等式很好解，比如说现在找到了一个N，n≥N的时候g(n)<ϵ那么自然|a n−A|≤g(n)<ϵ。

虽然这个N并不一定是“最好的”，但是我们并不在乎这一点，只要找到就行了。

至于具体怎么放缩还是要看式子的特征，难以统一归纳了。

下面我们来看一些例子。

例1：证明lim n→∞1n2=0分析：对于给定的ϵ>0，需要找到使得∣∣1n2−0∣∣<ε成立的n的阈值。

这里这个不等式并不难解，所以可以解出来n>1ε√，所以取N=[1ε√]+ 1就可以了（方括号表示取整数部分）。

因为经过了这样的分析，接下的证明我们径直如是取N的值。

数列极限的概念及其性质证明数列是数学中的重要概念之一，它是由一系列按照一定规律排列的数所组成的序列。

而数列极限是数列理论中的核心概念之一，它描述了数列在无限项下的趋势和性质。

本文将探讨数列极限的概念及其性质证明。

一、数列极限的概念数列极限是指当数列的项数趋向无穷大时，数列中的数值逐渐趋近于某个固定的值。

具体地说，对于一个实数数列{an}，如果存在一个实数a，使得对于任意给定的正数ε，总存在正整数N，使得当n>N时，有|an - a| < ε成立，那么称数列{an}的极限为a，记作lim(n→∞)an = a。

二、数列极限的性质证明1. 唯一性性质首先，我们来证明数列极限的唯一性性质。

假设数列{an}的极限既为a又为b，且a ≠ b。

根据极限的定义，我们可以取ε = |a - b|/2，那么存在正整数N1和N2，使得当n > N1时，有|an - a| < ε，当n > N2时，有|an - b| < ε。

考虑n > max(N1, N2)，那么根据三角不等式，有：|a - b| = |(a - an) + (an - b)| ≤ |a - an| + |an - b| < ε + ε = |a - b|。

这与|a - b| < |a - b|矛盾，因此假设不成立，数列极限的唯一性得证。

2. 有界性性质接下来，我们证明数列极限的有界性性质。

假设数列{an}的极限为a，则存在正整数N，使得当n > N时，有|an - a| < 1。

令M = max{|a| + 1, |a1|, |a2|, ..., |aN|}，那么对于任意的n > N，有：|an| = |an - a + a| ≤ |an - a| + |a| < 1 + |a| ≤ |a| + 1 ≤ M。

因此，数列{an}是有界的。

3. 单调性性质最后，我们证明数列极限的单调性性质。

如何利用数学归纳法证明数列极限数学归纳法是一种常用的证明方法，特别适用于证明数列的极限。

通过归纳法可以逐步推理出数列中每一个项的性质，从而得到整个数列的性质。

本文将介绍如何利用数学归纳法来证明数列的极限。

首先，我们需要明确数列极限的定义。

对于一个数列 {an}，如果存在一个数 L，使得当 n 足够大时，数列中的任意项与 L 的差的绝对值小于任意给定的正数ε，即 |an - L| < ε，那么我们称 L 是数列 {an} 的极限，记作 lim(an) = L。

这意味着当 n 足够大时，数列中的项将无限接近于 L。

利用数学归纳法证明数列的极限可以分为三个步骤：基础步骤、归纳假设和归纳推理。

第一步是基础步骤。

我们需要证明数列中的某个特定项满足极限的定义。

通常我们选择数列的第一个项作为基础步骤。

假设我们要证明lim(an) = L，那么我们需要证明当 n = 1 时，an 与 L 的差的绝对值小于任意给定的正数ε。

这通常可以通过直接计算或者代入数值来得到。

第二步是归纳假设。

我们假设当 n = k 时，数列中的第 k 项与 L 的差的绝对值小于任意给定的正数ε，即 |ak - L| < ε。

这个假设是我们证明剩下项与 L 的差的绝对值同样小的前提条件。

第三步是归纳推理。

我们需要证明当 n = k+1 时，数列中的第 k+1项与 L 的差的绝对值小于任意给定的正数ε。

根据归纳假设，我们知道|ak - L| < ε。

现在，我们需要利用这个已知条件来推导出 |ak+1 - L| < ε。

在归纳推理的过程中，我们可以利用数列的递推关系式，数学运算和极限的性质等来推导不等式。

具体的推导方法要根据数列的特点和题目给出的条件来确定。

综上所述，通过数学归纳法，我们可以逐步推理出数列中的每一个项与极限的关系，并最终证明数列的极限存在。

这种证明方法在数学的各个领域都有广泛应用，尤其是在数学分析和数学推理中。