数列的极限

对于无穷数列,我们在高中已经学过很多很多,其中有一些数列有特点,我们看范例。

数列极限公式大全(数列的极限)(1)

我们可以观察发现,

数列极限公式大全(数列的极限)(2)

会越来越小,最后无限趋近于0

数列极限公式大全(数列的极限)(3)

一个正一个负,但最后也会无限趋近于0

数列极限公式大全(数列的极限)(4)

会越来越大,虽然不容易看出来,但它们最后也会趋近于一个常数2

而相应的另两个数列

数列极限公式大全(数列的极限)(5)

显然最后不会趋近于一个常数,前者在两个数之间跳,后者趋近于无穷。

然后,数学家上场了,他们说,我们下定义吧。

如果数列趋近于一个常数,则称这个数列是收敛的,否则就称这个数列是发散的。并且用符号

数列极限公式大全(数列的极限)(6)

上例中,我们就可以这样写

数列极限公式大全(数列的极限)(7)

似乎很清楚了哦。但是这样直接显得数学家都很低端,于是他们开发出了一套语言,专门用于描述极限,不过,那真的只是数学家玩的,咱们不理他就好了。

什么?什么?你想看看数学家的这个描述?那好吧,我表演给你看,看得懂看,看不懂拉倒。

数列极限公式大全(数列的极限)(8)

我个人感觉是,乱七八糟说得什么啊。明明很简单明白的事,说得辣么复杂!

当然,像本文所举的数列,极限很容易看出来,有些数列的极限就不太容易看出来,需要稍微计算一下。例如

数列极限公式大全(数列的极限)(9)

就不这么容易看出来。这就需要一些运算和简单结论,以下结论显然得不能再显然了。

数列极限公式大全(数列的极限)(10)

有了这些简单显然的结论,稍微复杂的极限也就好算了。

数列极限公式大全(数列的极限)(11)

数列极限公式大全(数列的极限)(12)

有了数列极限的工具,就可以轻松破解著名的芝诺悖论:

让乌龟在运动员阿基里斯前面1000米处开始,和阿基里斯赛跑,并且假定阿基里斯的速度是乌龟的10倍。当比赛开始后,若阿基里斯跑了1000米,设所用的时间为t,此时乌龟便领先他100米;当阿基里斯跑完下一个100米时,他所用的时间为t/10,乌龟仍然前于他10米;当阿基里斯跑完下一个10米时,他所用的时间为t/100,乌龟仍然前于他1米…… 芝诺认为,阿基里斯能够继续逼近乌龟,但决不可能追上它。

我们可以设,阿基里斯跑到第一个乌龟点,用时t

阿基里斯跑到第二个乌龟点,用时t/10

阿基里斯跑到第三个点,用时t/100

……

阿基里斯跑到第n个点,用时t/10^n

于是阿基里斯追上乌龟的总用时

数列极限公式大全(数列的极限)(13)

也就是说,阿基里斯追上乌龟的时间是有限的,虽然是无穷数列,但数列的和并不是无穷。

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