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第2章 数列极限

基础部分

  1. ( ) A. B. C. D.
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答案:

A

解析:

由于

处对 作一阶展开,得

因此

从而

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答案:

解析:

由二项式展开,

所以

  1. 非负有界,,则
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答案:

解析:

由于分母与求和指标 无关,

又因 有界,所以 。于是

因此

  1. ,且 ,证明 存在,并求此极限
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答案:

解析:

,由递推式可知所有 。由算术—几何平均值不等式,

故从 起恒有 。进而

所以 单调递减,且以下界 有界,故其极限存在。

,则 。对递推式取极限,得

。因 ,所以

  1. 时,
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答案:

解析:

。由于 ,有

次方根,得

由夹逼定理,极限为

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答案:

解析:

,则

因此

由夹逼定理,

  1. 设数列 满足 ,则 ( ) A. 单调不减 B. 单调不增 C. 严格单调递增 D. 严格单调递减
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答案:

B

解析:

由基本不等式

且等号仅在 时成立,得

因此数列单调不增。若某一项 ,则以后各项均为 ,所以不能保证严格递减。

  1. 若对于数列 ,存在常数 ,使得 ,证明 收敛于
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答案:

解析:

反复使用已知不等式,得

由于 ,故 。因此

由夹逼定理,,即

  1. 若对于数列 可导, 的唯一解,且对任意的 ,有 ,证明 收敛于
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答案:

解析:

因为 是不动点,所以 。由拉格朗日中值定理,对每个 ,存在介于 之间的 ,使得

递推可得

因此

  1. ,且 ,求
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答案:

解析:

因为

所以 上严格单调递增且连续。题设给出

由严格单调连续函数的反函数连续,得

  1. ,且 是方程 的唯一非零解,证明
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答案:

解析:

满足方程

可得

又因 ,且 上严格递增,所以

  1. 设单调递减数列 满足 ,且 的唯一非零解,证明 收敛
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答案:

收敛,且

解析:

。因 上严格递增,且

,若 ,则

由归纳法, 对所有 成立。因此数列以下界 有界。

题设已知 单调递减,所以其极限存在。设

。对递推式取极限,得

该方程只有两个非负解 ,而 ,故

强化部分

  1. 满足 ,则以下结论:

(1)

(2)

中一个是无穷大量,另一个是无界量;

④当 是非零无穷小量时,

正确结论的个数为( ) A. B. C. D.

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答案:

A(按原题通常采用的命题意图,只有④正确)

解析:

(1)、(2)、③均不成立。取

,但 都不趋于 ,且二者都只是无界数列而不是无穷大量。

原题通常意在认为④正确:若 且最终为正,并有 ,则对任意 ,最终有 ,从而 ,故

但严格地说,原题④缺少“ 最终为正”的条件。若允许变号,取

,而 并不趋于 。因此本题存在条件不完整的问题;按命题人的常规意图选 A。

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答案:

解析:

利用裂项公式

  1. 已知数列 发散,,则( ) A. 当 时, 收敛 B. 当 时, 收敛 C. 当 时, 发散 D. 当 时, 发散
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答案:

C

解析:

。在 上,

严格单调且存在连续反函数。

收敛,则由反函数的连续性可知

也收敛,这与 发散矛盾。因此 C 正确。

时, 在整个负半轴上并非一一对应,因此 可能收敛,也可能发散,B、D 均不能必然成立。

  1. ,则极限 ( ) A. B. C. D.
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答案:

C

解析:

中令 ,则 ,且 ,所以

由 Wallis 积分的递推公式

可得

于是

  1. ,证明数列 收敛,并求其极限值
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答案:

解析:

先证明区间 在递推映射下保持不变。若 ,显然 。又

另一方面,

所以 单调不减,且以上界 有界,故极限存在。

设极限为 ,则 ,并且

化简得

,故

  1. ,求
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答案:

解析:

时,,故

因此 ,数列单调递增且以上界 有界,故极限存在。设极限为 ,则

由于方程 只有解 ,所以

于是

时,

故所求极限为

  1. 设数列 满足

(1)证明 存在并求其值;

(2)计算

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答案:

(1)

(2)

解析:

由递推关系,

因为 上严格递减,所以

因此 单调递减且以下界 有界,故极限存在。设 ,对递推关系取极限,得

从而

下面计算第二问。由拉格朗日中值定理,存在 ,使

,故

从而

再由

并利用

得到

  1. 已知数列 满足

(1)证明 存在并求其值;

(2)求极限

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答案:

(1)

(2)

解析:

递推式可写为

时,,故

又令 ,则

所以 ,即 。因此 单调递减且以下界 有界,极限存在。

,则

。在 内只有解

对于第二问,

  1. 已知 ,计算
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答案:

解析:

上,。由

关于 求导,得

所以

于是

  1. 设数列 的通项 ,计算
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答案:

解析:

,则

由 Wallis 积分递推公式,

可得

因此

故所求极限为

  1. 已知 可导,且 ,方程 有唯一解 ,又 ,证明:当 时, 的高阶无穷小
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答案:

解析:

由方程 的唯一解为 ,可知

由拉格朗日中值定理,对每个 ,存在介于 之间的 ,使

递推得

因此

所以

的高阶无穷小。