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),(an⋅bn) 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.