题目
(13)设(x_{n)}为数列,则下列结论正确的是(). ①若(arctan x_{n)}收敛,则(x_{n)}收敛; ②若(arctan x_{n)}单调,则(x_{n)}收敛; ③若x_(n)in[-1,1],且(x_{n)}收敛,则(arcsin x_{n)}收敛; ④若x_(n)in[-1,1],且(x_{n)}单调,则(arcsin x_{n)}收敛.A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④
(13)设${x_{n}}$为数列,则下列结论正确的是(). ①若${\arctan x_{n}}$收敛,则${x_{n}}$收敛; ②若${\arctan x_{n}}$单调,则${x_{n}}$收敛; ③若$x_{n}\in[-1,1]$,且${x_{n}}$收敛,则${\arcsin x_{n}}$收敛; ④若$x_{n}\in[-1,1]$,且${x_{n}}$单调,则${\arcsin x_{n}}$收敛.
A. ①②
B. ③④
C. ①③
D. ②④
题目解答
答案
B. ③④
解析
考查要点:本题主要考查数列收敛性与单调性的传递性,结合反正切($\arctan$)和反正弦($\arcsin$)函数的性质进行判断。
解题核心思路:
- 函数单调性与连续性:$\arctan x$在$\mathbb{R}$上单调递增但非连续到无穷远;$\arcsin x$在$[-1,1]$上连续且单调递增。
- 收敛性传递:若原数列通过连续函数变换后收敛,需判断原数列是否必然收敛;反之,若变换后的数列单调,需结合有界性判断原数列收敛性。
- 关键反例:通过构造反例(如$\arctan x_n$收敛但$x_n$发散)排除错误选项。
破题关键点:
- 选项①:$\arctan x$在$x \to \pm\infty$时趋于$\pm\frac{\pi}{2}$,但$\tan$函数在$\frac{\pi}{2}$处不连续,故$\arctan x_n$收敛无法保证$x_n$收敛。
- 选项③④:$\arcsin x$在$[-1,1]$上连续且单调,结合$x_n$的收敛性或单调有界性,可推出$\arcsin x_n$收敛。
选项①分析
若$\arctan x_n$收敛,则其极限$L \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$。此时$x_n = \tan(\arctan x_n)$,但$\tan x$在$x \to \frac{\pi}{2}$时趋于$+\infty$,即使$\arctan x_n$收敛到$\frac{\pi}{2}$,$x_n$也可能发散。例如:取$x_n = n$,则$\arctan x_n \to \frac{\pi}{2}$,但$x_n$发散。①错误。
选项②分析
若$\arctan x_n$单调,但未说明是否有界。例如:取$x_n = n$,则$\arctan x_n$单调递增且趋于$\frac{\pi}{2}$,但$x_n$发散。②错误。
选项③分析
若$x_n \in [-1,1]$且$x_n$收敛,则$x_n \to a \in [-1,1]$。由于$\arcsin x$在$[-1,1]$上连续,故$\arcsin x_n \to \arcsin a$。③正确。
选项④分析
若$x_n \in [-1,1]$且单调,则$x_n$必收敛(单调有界定理)。同理,$\arcsin x_n$由连续性收敛。④正确。