题目
下列数列中,收敛的是()。A. x_n = (-1)^n (n-1)/(n)B. x_n = (n)/(n+1)C. x_n = sin (npi)/(2)D. x_n = n - (-1)^n
下列数列中,收敛的是()。
A. $x_n = (-1)^n \frac{n-1}{n}$
B. $x_n = \frac{n}{n+1}$
C. $x_n = \sin \frac{n\pi}{2}$
D. $x_n = n - (-1)^n$
题目解答
答案
B. $x_n = \frac{n}{n+1}$
解析
考查要点:本题主要考查数列收敛性的判断,需要掌握不同形式数列的极限计算方法,特别是对符号交替、周期性变化、多项式增长等因素的分析能力。
解题核心思路:
- 收敛数列的定义:当$n \to \infty$时,数列的极限存在且为有限值。
- 逐项分析:
- 选项A:符号交替且绝对值趋近于1,导致摆动发散。
- 选项B:分子分母同次,极限为系数比值。
- 选项C:正弦函数周期性取值,无法收敛。
- 选项D:线性增长项主导,发散于无穷大。
破题关键:
- 符号交替与极限存在性:若数列摆动且幅度不减小,则发散(如选项A)。
- 分式化简:分子分母同次时,极限为系数比(如选项B)。
- 周期函数特性:$\sin$函数周期性导致数列不收敛(如选项C)。
- 主导项分析:多项式增长项主导时,数列发散(如选项D)。
选项A:$x_n = (-1)^n \frac{n-1}{n}$
- 化简表达式:$\frac{n-1}{n} = 1 - \frac{1}{n}$,当$n \to \infty$时,$\frac{n-1}{n} \to 1$。
- 符号交替:$(-1)^n$使数列在$1$和$-1$之间摆动,极限不存在。
结论:发散。
选项B:$x_n = \frac{n}{n+1}$
- 分子分母同次:$\frac{n}{n+1} = \frac{1}{1 + \frac{1}{n}}$。
- 极限计算:当$n \to \infty$时,$\frac{1}{n} \to 0$,故$x_n \to 1$。
结论:收敛于$1$。
选项C:$x_n = \sin \frac{n\pi}{2}$
- 周期性分析:$\frac{n\pi}{2}$的取值周期为$4$,对应$\sin$值为$1, 0, -1, 0$循环。
- 摆动特性:数列在$1, 0, -1, 0$间无限循环,无固定极限。
结论:发散。
选项D:$x_n = n - (-1)^n$
- 主导项分析:当$n$很大时,$n$远大于$(-1)^n$的绝对值。
- 增长趋势:$x_n \approx n + 1$或$n - 1$,均趋向$+\infty$。
结论:发散于无穷大。