题目
数列有界是数列收敛的( )A充分条件B必要条件C充分必要条件D既非充分又非必要条件
数列有界是数列收敛的( )
A充分条件
B必要条件
C充分必要条件
D既非充分又非必要条件
题目解答
答案
由数列的收敛性可知,若数列
收敛,则必存在极限
,可知数列是单调有界的,即数列
必有界,可知数列收敛能推出数列有界;由数列有界性可知,若数列
有界,则满足
,我们可设
,可知该数列收敛,但极限
不存在,即数列不收敛,可知数列有界无法推出数列收敛,利用充分必要条件定义,故可知数列有界是数列收敛的必要条件.
故答案为:B
解析
考查要点:本题主要考查数列收敛与有界之间的逻辑关系,即判断“数列有界”在数列收敛中的条件类型(充分、必要等)。
解题核心思路:
- 明确概念:理解数列收敛和有界的基本定义。
- 逻辑关系分析:通过正反两个方向的推导,判断“有界”是否能推出“收敛”,以及“收敛”是否能推出“有界”。
- 反例验证:通过具体例子(如$\sin n$)说明有界数列不一定收敛,从而确定条件类型。
破题关键点:
- 收敛必有界:若数列收敛,则必存在极限,从而数列有界。
- 有界未必收敛:存在有界但发散的数列(如$\sin n$),说明有界性无法保证收敛性。
步骤1:分析收敛与有界的蕴含关系
-
收敛 $\Rightarrow$ 有界
若数列$\{a_n\}$收敛,则存在极限$A = \lim_{n \to \infty} a_n$。根据极限的定义,存在$N$,当$n > N$时,$|a_n - A| < 1$,因此$|a_n| \leq |A| + 1$。取$M = \max\{|a_1|, |a_2|, \dots, |a_N|, |A| + 1\}$,则$|a_n| \leq M$,即数列有界。
结论:收敛是数列有界的充分条件,即收敛 $\Rightarrow$ 有界。 -
有界 $\nRightarrow$ 收敛
反例:数列$a_n = \sin n$。显然$|a_n| \leq 1$,即数列有界。但$\lim_{n \to \infty} \sin n$不存在,因为$\sin n$在$[-1, 1]$之间无限震荡,无法趋于某个固定值。
结论:有界性不能保证数列收敛,即有界 $\nRightarrow$ 收敛。
步骤2:判断条件类型
- 必要条件:若数列收敛,则必须有界,因此有界是收敛的必要条件。
- 非充分条件:有界数列不一定收敛,因此有界不是充分条件。