Рассмотрите последовательность a_n = n sin(1/n). Исследуйте предел при n → ∞ и предложите разные подходы (разложение, теорема о предельном переходе) с обоснованием

27 Ноя в 09:44
4 +4
0
Ответы
1
Краткий ответ: lim⁡n→∞an=1\displaystyle\lim_{n\to\infty}a_n=1nlim an =1, где an=nsin⁡(1/n)a_n=n\sin(1/n)an =nsin(1/n).
Несколько обоснований.
1) Стандартный предел sin⁡x∼x\sin x\sim xsinxx при x→0x\to0x0. Пусть xn=1/n→0x_n=1/n\to0xn =1/n0. Тогда
an=sin⁡xnxn→1, a_n=\frac{\sin x_n}{x_n}\to1,
an =xn sinxn 1,
поскольку lim⁡x→0sin⁡xx=1\displaystyle\lim_{x\to0}\frac{\sin x}{x}=1x0lim xsinx =1.
2) Теорема о непрерывности (переход предела через функциональную зависимость). Рассмотрим функцию f(x)=sin⁡xxf(x)=\frac{\sin x}{x}f(x)=xsinx для x≠0x\neq0x=0 и положим f(0)=1f(0)=1f(0)=1. Функция fff непрерывна при x=0x=0x=0, поэтому при xn=1/n→0x_n=1/n\to0xn =1/n0 имеем f(xn)→f(0)=1f(x_n)\to f(0)=1f(xn )f(0)=1. Это ровно an→1a_n\to1an 1.
3) Теорема Лопиталя (для функции). Рассмотрим предел lim⁡x→0sin⁡xx\lim_{x\to0}\frac{\sin x}{x}limx0 xsinx . Это форма 00\frac{0}{0}00 ; по Лопиталю
lim⁡x→0sin⁡xx=lim⁡x→0cos⁡x1=1, \lim_{x\to0}\frac{\sin x}{x}=\lim_{x\to0}\frac{\cos x}{1}=1,
x0lim xsinx =x0lim 1cosx =1,
откуда следует результат для последовательности.
4) Сжатие (неравенство). Для 0<x<π/20<x<\pi/20<x<π/2 справедливо
cos⁡x≤sin⁡xx≤1. \cos x\le\frac{\sin x}{x}\le1.
cosxxsinx 1.
Применяя при x=1/nx=1/nx=1/n и устремляя n→∞n\to\inftyn (где cos⁡(1/n)→1\cos(1/n)\to1cos(1/n)1), получаем sin⁡(1/n)1/n→1\frac{\sin(1/n)}{1/n}\to11/nsin(1/n) 1.
5) Рядовое (Тейлор) разложение для более точной оценки:
sin⁡y=y−y36+o(y3)(y→0). \sin y=y-\frac{y^3}{6}+o(y^3)\quad(y\to0).
siny=y6y3 +o(y3)(y0).
При y=1/ny=1/ny=1/n даёт
an=nsin⁡1n=1−16n2+o ⁣(1n2)→1. a_n=n\sin\frac{1}{n}=1-\frac{1}{6n^2}+o\!\left(\frac{1}{n^2}\right)\to1.
an =nsinn1 =16n21 +o(n21 )1.

Вывод: во всех подходах lim⁡n→∞nsin⁡1n=1\displaystyle\lim_{n\to\infty}n\sin\frac{1}{n}=1nlim nsinn1 =1.
27 Ноя в 09:55
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир