Baza wiedzy

Zbiór informacji z matematyki oraz fizyki przygotowany przez Szkołę Maturzystów

Uzupełnienie wiadomości o granicach ciągu

Definicja 1
Liczba g jest granicą ciągu nieskończonego (an) wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej liczby dodatniej ε (epsilon) prawie wszystkie wyrazy ciągu (an) znajdują się w odległości mniejszej niż ε od liczby g.

Jeśli liczba rzeczywista g jest granicą ciągu (an) to zapisujemy:  lub , jeśli . Mówimy wówczas, że ciąg (an) jest zbieżny do granicy g.

Prawie wszystkie wyrazy ciągu rozumiemy jako „wszystkie wyrazy ciągu od pewnego miejsca”, więc:

Definicja 1.1
Liczba g jest granicą ciągu nieskończonego (an) wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej liczby dodatniej ε istnieje taka liczba δ (delta), że dla każdej liczby naturalnej n większej od δ zachodzi nierówność |an-g| < ε.
Twierdzenie 1 (o działaniach arytmetycznych na granicach ciągów zbieżnych)
Jeśli  i , to istnieją granice ciągów (an+bn),(an-bn),(anbn) oraz  przy dodatkowym założeniu, że b≠0 i ≠0 dla każdej liczby naturalnej dodatniej n, i prawdziwe są następujące równości:



 


Przykład 1
Oblicz:
a)     = ?
b)     = ?
c)     = ?


Ad. a) =

Ad. b) Granicę tego typu liczymy poprzez podzielenie licznika oraz mianownika przez najwyższy wspólny czynnik, będący potęgą o wykładniku (xn+m). W tym przypadku jest to :
=

Ad. c)Metoda postępowania z tego typu granicą jest niemal zawsze taka sama. Aby ją obliczyć należy pomnożyć licznik i mianownik przez sprzężenie licznika tj. przez wyrażenie, generujące w liczniku wzór skróconego mnożenia (a-b)(a+b)=a^2-b^2, gdzie a = n oraz b =:

=

Twierdzenie 2 (o trzech ciągach)
Jeśli dane są trzy ciągi nieskończone (an),(bn),(cn),  oraz istnieje taka liczba δ, że dla każdej liczby naturalnej n większej od δ prawdziwa jest nierówność , to .


Przykład 2
Oblicz:
a)     = ?
b)    = ?


Ad. a)   Z twierdzenia o trzech ciągach wynika:





Ad. b)    Z własności funkcji cosx oraz na mocy twierdzenia o trzech ciągach:

 
  oraz
 = 0

 

Twierdzenie 3
Jeśli: , to: .
Twierdzenie 4
Jeśli: , to: 
Definicja 2
Ciąg nieskończony (an) nazywamy ciągiem rozbieżnym do plus nieskończoności (odpowiednio ciągiem rozbieżnym do minus nieskończoności) wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdej liczby M istnieje taka liczba δ, że dla każdej liczby naturalnej n > δ zachodzi nierówność an > M (odpowiednio an < M).
Twierdzenie 5
Dane są nieskończone ciągi (an) i (bn) dla których , . Wówczas:
Jeśli b > 0, to
Jeśli b < 0, to

 
Przykład 3
Oblicz:
a)     = ?
b)     = ?


Ad. a)    =
Ad. b)     =

Twierdzenie 6 Jeśli dany jest ciąg nieskończony (an), dla którego to .Twierdzenie 6
Jeśli dany jest ciąg nieskończony (an), dla którego  to .

Twierdzenie 7

 =

Twierdzenie 8

 



Zadania do zrobienia










1. Na podstawie twierdzenia o trzech ciągach wyznacz granicę

Odp. .


2. Czy prawdziwe jest zdanie: „Jeśli dany jest ciąg nieskończony  (o wyrazach niezerowych), dla którego , to  lub  „? Odpowiedź uzasadnij.


Odp. nie jest prawdziwe; np. jeśli , gdzie , to  i  nie istnieje.