Chào mừng bạn đến với bài học về Lý thuyết Giới hạn của dãy số, một trong những chủ đề quan trọng của chương trình Toán 11 Kết nối tri thức.
Bài học này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản nhất về giới hạn của dãy số, các định nghĩa, tính chất và ứng dụng của nó trong việc giải quyết các bài toán thực tế.
1, Giới hạn hữu hạn của dãy số
1, Giới hạn hữu hạn của dãy số
Ta nói dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) có giới hạn 0 khi n dần tới dương vô cực, nếu \(\left| {{u_n}} \right|\) có thể nhỏ hơn một số dương bé tùy ý , kể tử một số hạng nào đó trở đi, kí hiệu \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {u_n} = 0\) hay \({u_n} \to 0\) khi \(n \to + \infty \).
Ta nói dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) có giới hạn là số thực a khi n dần tới dương vô cực, nếu \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } \left( {{u_n} - a} \right) = 0\), kí hiệu \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {u_n} = a\) hay \({u_n} \to a\) khi \(n \to + \infty \).
* Chú ý: Nếu \({u_n} = c\) (c là hằng số) thì \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {u_n} = c\)
2. Định lí về giới hạn hữu hạn của dãy số
a, Nếu \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {u_n} = a,\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {v_n} = b\) thì
\(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } ({u_n} \pm {v_n}) = a \pm b\)
\(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } ({u_n}.{v_n}) = a.b\)
\(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } (\frac{{{u_n}}}{{{v_n}}}) = \frac{a}{b}\left( {b \ne 0} \right)\)
b, Nếu \({u_n} \ge 0\) thì với mọi n và \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } {u_n} = a\) thì \(a \ge 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } \sqrt {{u_n}} = \sqrt a \).
3. Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn
\(S = \frac{{{u_1}}}{{1 - q}}\left( {\left| q \right| < 1} \right)\)
4. Giới hạn vô cực của dãy số
Dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) được gọi là có giới hạn \( + \infty \)khi \(n \to + \infty \)nếu \({u_n}\) có thể lớn hơn một số dương bất kì, kể từ một số hạng nào đó trở đi, kí hiệu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {u_n} = + \infty \) hay \({u_n} \to + \infty \) khi \(n \to + \infty \).
Dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) được gọi là có giới hạn \( - \infty \) khi \(n \to + \infty \) nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } \left( { - {u_n}} \right) = + \infty \), kí hiệu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {u_n} = - \infty \) hay \({u_n} \to - \infty \) khi \(n \to + \infty \).
*Quy tắc:
Nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {u_n} = a\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {v_n} = + \infty \)(hoặc\(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {v_n} = - \infty \)) thì \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } (\frac{{{u_n}}}{{{v_n}}}) = 0\).
Nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {u_n} = a > 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {v_n} = 0,\forall n\) thì \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } (\frac{{{u_n}}}{{{v_n}}}) = + \infty \).
Nếu \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {v_n} = a > 0\) và \(\mathop {\lim }\limits_{x \to + \infty } {u_n} = + \infty \) thì \(\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } ({u_n}.{v_n}) = + \infty \).
Giới hạn của dãy số là một khái niệm nền tảng trong giải tích, đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu sự hội tụ và phân kỳ của dãy số. Hiểu rõ lý thuyết này là bước đệm quan trọng để tiếp cận các khái niệm phức tạp hơn trong toán học.
Một dãy số (un) được gọi là có giới hạn L nếu với mọi ε > 0, tồn tại một số tự nhiên N sao cho với mọi n > N, ta có |un - L| < ε. Ký hiệu: limn→∞ un = L.
Trong đó:
Có ba dạng giới hạn chính của dãy số:
Các tính chất quan trọng của giới hạn dãy số bao gồm:
Một số dạng giới hạn đặc biệt thường gặp:
Ví dụ 1: Tính limn→∞ (2n + 1) / (n + 3)
Giải:
limn→∞ (2n + 1) / (n + 3) = limn→∞ (2 + 1/n) / (1 + 3/n) = 2/1 = 2
Ví dụ 2: Tính limn→∞ (1 + 1/n)n
Giải:
limn→∞ (1 + 1/n)n = e ≈ 2.718
Lý thuyết giới hạn dãy số có nhiều ứng dụng trong toán học và các lĩnh vực khác, bao gồm:
Để củng cố kiến thức, bạn có thể thực hành giải các bài tập sau:
Hy vọng bài học này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về Lý thuyết Giới hạn của dãy số - SGK Toán 11 Kết nối tri thức. Chúc bạn học tập tốt!
