
用数列极限的定义来证明问题,是一种严谨的数学方法。这种证明方式的关键在于,对于任意给定的正数ε,我们能够找到一个正整数N,使得当n大于N时,数列中的项与极限值之间的差的绝对值小于ε。具体步骤如下:
首先,明确数列的定义和目标极限值。假设我们要证明数列an的极限是L,即lim(n→∞)an = L。根据定义,对于任意给定的ε > 0,我们需要找到一个正整数N,使得对于所有的n > N,都有|an - L| < ε。
接着,依据数列的特性,找到N的具体形式。这通常需要对数列进行仔细分析,有时可能需要用到不等式技巧。找到N后,验证对于所有的n > N,|an - L|确实小于ε。
以两个具体的例子来说明。假设我们有两个数列:an = 1/n和bn = 1 - 1/n²。我们分别用数列极限的定义来证明lim(n→∞)an = 0和lim(n→∞)bn = 1。
对于an = 1/n,要证明lim(n→∞)an = 0,即对于任意给定的ε > 0,找到一个N,使得n > N时,|1/n - 0| < ε。解不等式1/nε,得到N > 1/ε。因此,取N = [1/ε] + 1即可。
对于bn = 1 - 1/n²,要证明lim(n→∞)bn = 1,即对于任意给定的ε > 0,找到一个N,使得n > N时,|1 - 1/n² - 1| < ε。简化后得到|1/n²| < ε,解不等式1/n²ε,得到N > 1/√ε。因此,取N = [1/√ε] + 1即可。
通过这种方法,我们不仅证明了数列的极限存在,还精确地确定了数列收敛的条件。这种证明方式对于理解数列的性质和极限的概念至关重要。