题目
9.设x_(1)=sqrt(2),x_(n+1)=sqrt(2+x_(n))(n=1,2,...),试证数列(x_(n))极限存在,并求此极限.
9.设$x_{1}=\sqrt{2},x_{n+1}=\sqrt{2+x_{n}}(n=1,2,\cdots)$,试证数列$(x_{n})$极限存在,并求此极限.
题目解答
答案
设数列 $x_1 = \sqrt{2}$,且 $x_{n+1} = \sqrt{2 + x_n}$。
步骤1:证明数列有界
由归纳法,$x_1 = \sqrt{2} < 2$,假设 $x_k < 2$,则 $x_{k+1} = \sqrt{2 + x_k} < \sqrt{4} = 2$,故数列有上界 2。
步骤2:证明数列单调
基础情况:$x_2 = \sqrt{2 + \sqrt{2}} > \sqrt{2} = x_1$,数列递增。
归纳步骤:假设 $x_{k+1} > x_k$,则 $x_{k+2} = \sqrt{2 + x_{k+1}} > \sqrt{2 + x_k} = x_{k+1}$,数列递增。
步骤3:求极限
由单调有界原理,数列收敛。设极限为 $L$,则 $L = \sqrt{2 + L}$,解得 $L = 2$(舍 $L = -1$)。
结论:数列极限为 $\boxed{2}$。