όρια

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

όρια

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Έστω η συνάρτηση f:\mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R} που είναι τέτοια ώστε να ισχύουν:
\displaystyle\ f(1)=11
\displaystyle\ f(x+1)=\frac{(f(x))^{2}+f(x)-1}{f(x)}
Εάν \displaystyle\ A=\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{f(i)-1}, B=\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{f(i)+1}, τότε να υπολογίσετε τα όρια
1) \dislaystyle\\lim_{n\rightarrow\infty }(A+B)
2) \displaystyle\\lim_{n\rightarrow\infty }(A-B)
Ποτε δεν κάνω λάθος! Μια φορά νομιζα πως είχα κάνει, αλλά τελικά έκανα λάθος!
Απ' τα τσακάλια δεν γλυτώνεις μ' ευχές η παρακάλια. Κ. Βάρναλης
Aπέναντι στις αξίες σου να είσαι ανυποχώρητος

Ενεργό μέλος από 23-12-2008 ως και 17-8-2014 (δεν θα απαντήσω σε πμ)

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Σεραφείμ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1872
Εγγραφή: Τετ Μάιος 20, 2009 9:14 am
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη - Γιάννενα

Re: όρια

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Σεραφείμ »

Θα αποδείξουμε διαδοχικά :

1) \displaystyle{f\left( n \right) > 1}

2) H ακολουθία f(n) είναι γνησίως αύξουσα.

3) \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } f\left( n \right) =  + \infty }

4) \displaystyle{{A = B + \frac{1}{5} - \frac{2}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}}}}

5) \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{f\left( n \right)}}{n} = 1}

6) \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {{\rm A} - {\rm B}} \right) = \frac{1}{5}}

7) \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {A + B} \right) =  + \infty }


Ισχύει \displaystyle{f\left( {n + 1} \right) = \frac{{{f^2}\left( n \right) + f\left( n \right) - 1}}{{f\left( n \right)}} \Rightarrow f\left( {n + 1} \right) = f\left( n \right) + 1 - \frac{1}{{f\left( n \right)}}}


1) \displaystyle{f\left( 1 \right) = 11 > 1} , Έστω \displaystyle{f\left( n \right) > 1 \Rightarrow \frac{1}{{f\left( n \right)}} < 1 \Rightarrow  - \frac{1}{{f\left( n \right)}} >  - 1 \Rightarrow 1 + f\left( n \right) - \frac{1}{{f\left( n \right)}} > 1 + f\left( n \right) - 1 > 1 \Rightarrow f\left( {n + 1} \right) > 1} .

2) \displaystyle{f\left( {n + 1} \right) = f\left( n \right) + 1 - \frac{1}{{f\left( n \right)}} \Rightarrow f\left( {n + 1} \right) - f\left( n \right) = 1 - \frac{1}{{f\left( n \right)}} > 0 \Rightarrow f\left( n \right) \uparrow } , δηλαδή τελικά f(n)>11 .

3) Η f(n) είναι γνησίως αύξουσα, επομένως είτε θα συγκλίνει, είτε θα απειρίζεται. Έστω \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } f\left( n \right) = \lambda } , τότε \displaystyle{f\left( {n + 1} \right) = f\left( n \right) + 1 - \frac{1}{{f\left( n \right)}} \Rightarrow }
\displaystyle{ \Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } f\left( {n + 1} \right) = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } f\left( n \right) + 1 - \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{1}{{f\left( n \right)}} \Rightarrow \lambda  = \lambda  + 1 - \frac{1}{\lambda } \Rightarrow \lambda  = 1} άτοπο διότι f(n)>11 , άρα \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } f\left( n \right) =  + \infty } .

4) \displaystyle{f\left( {k + 1} \right) = \frac{{{f^2}\left( k \right) + f\left( k \right) - 1}}{{f\left( k \right)}} \Rightarrow f\left( {k + 1} \right) - 1 = \frac{{{f^2}\left( k \right) - 1}}{{f\left( k \right)}} \Rightarrow \frac{1}{{f\left( {k + 1} \right) - 1}} = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}} + \frac{1}{{f\left( k \right) + 1}}} \right) \Rightarrow }

\displaystyle{ \Rightarrow 2\sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( {k + 1} \right) - 1}}}  = \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  + \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) + 1}}}  \Rightarrow 2\sum\limits_{k = 2}^{n + 1} {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  = \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  + \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) + 1}}}  \Rightarrow }

\displaystyle{ \Rightarrow 2\left( { - \frac{1}{{f\left( 1 \right) - 1}} + \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  + \frac{1}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}}} \right) = \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  + \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) + 1}}}  \Rightarrow }

\displaystyle{ \Rightarrow  - \frac{1}{5} + 2A + \frac{2}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}} = A + B \Rightarrow \boxed{A = B + \frac{1}{5} - \frac{2}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}}}} .

5) \displaystyle{f\left( {n + 1} \right) = f\left( n \right) + 1 - \frac{1}{{f\left( n \right)}} \Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{f\left( {n + 1} \right) - f\left( n \right)}}{{\left( {n + 1} \right) - n}} = 1 - \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{1}{{f\left( n \right)}} = 1 \Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{f\left( n \right)}}{n} = 1} (Stolz - Secaro).

6) \displaystyle{A = B + \frac{1}{5} - \frac{2}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}} \Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {{\rm A} - {\rm B}} \right) = \frac{1}{5} - \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{2}{{f\left( {n + 1} \right) - 1}} = \frac{1}{5}}

7) \displaystyle{f\left( n \right) = \varphi \left( n \right) \cdot n{\text{ }}{\text{,  }}\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{f\left( n \right)}}{n} = 1 \Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \varphi \left( n \right) = 1 \Rightarrow \forall \varepsilon  > 0:\exists {n_0} \in N:\forall n \geqslant {n_0}:\varphi \left( n \right) < 1 + \varepsilon }

επομένως \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{f\left( k \right) - 1}}}  = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = 1}^n {\frac{1}{{k \cdot \varphi \left( k \right) - 1}}}  = \sum\limits_{k = 1}^{{n_0} - 1} {\frac{1}{{k \cdot \varphi \left( k \right) - 1}}}  + \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = {n_0}}^n {\frac{1}{{k \cdot \varphi \left( k \right) - 1}}}  > M + \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = {n_0}}^n {\frac{1}{{k \cdot \left( {1 + \varepsilon } \right) - 1}}}  = }

\displaystyle{ = M + \frac{1}{{1 + \varepsilon }} \cdot \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = {n_0}}^n {\frac{1}{{k - 1/\left( {1 + \varepsilon } \right)}}}  > M + \frac{1}{{1 + \varepsilon }} \cdot \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \sum\limits_{k = {n_0}}^n {\frac{1}{{k - 1}}}  =  + \infty }. (Αρμονική σειρά)

Άρα \displaystyle{\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } A = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } B = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \left( {A + B} \right) =  + \infty } . :clap2: :clap2:
Σεραφείμ Τσιπέλης
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης