题目
已知数列(x_n)=(1+(-1)^n)^n,则________。A. lim_(n to infty) x_n neq infty,但无界B. 发散,但有界C. lim_(n to infty) x_n = 0D. lim_(n to infty) x_n = infty
已知数列$(x_n)=(1+(-1)^n)^n$,则________。
A. $\lim_{n \to \infty} x_n \neq \infty$,但无界
B. 发散,但有界
C. $\lim_{n \to \infty} x_n = 0$
D. $\lim_{n \to \infty} x_n = \infty$
题目解答
答案
A. $\lim_{n \to \infty} x_n \neq \infty$,但无界
解析
考查要点:本题主要考查数列的极限存在性、有界性及发散性的判断,需要结合数列的奇偶项分别分析。
解题核心思路:
- 拆分奇偶项:利用$(-1)^n$的周期性,将数列分为奇数项和偶数项分别讨论。
- 判断极限存在性:若奇偶子列的极限不同或发散,则原数列无极限。
- 判断有界性:若存在子列无界,则原数列无界。
破题关键点:
- 奇偶项的表达式差异:奇数项恒为0,偶数项为$2^n$,导致数列行为分裂。
- 极限不存在的判定:奇偶子列的极限不一致,且偶数项子列发散到无穷。
- 无界性的判定:偶数项$2^n$随$n$增大无限增长,数列整体无界。
步骤1:拆分奇偶项
- 当$n$为偶数时,$(-1)^n = 1$,此时$x_n = (1+1)^n = 2^n$。
- 当$n$为奇数时,$(-1)^n = -1$,此时$x_n = (1-1)^n = 0^n = 0$。
步骤2:分析奇偶子列的极限
- 奇数项子列:$\lim_{k \to \infty} x_{2k-1} = \lim_{k \to \infty} 0 = 0$。
- 偶数项子列:$\lim_{k \to \infty} x_{2k} = \lim_{k \to \infty} 2^{2k} = +\infty$。
- 结论:奇偶子列的极限不一致,且偶数项子列发散到无穷,因此原数列$\lim_{n \to \infty} x_n$不存在。
步骤3:判断有界性
- 偶数项$x_{2k} = 2^{2k}$随$k$增大无限增长,对任意$M > 0$,存在$k$使得$2^{2k} > M$。
- 结论:数列无界。
步骤4:选项分析
- A:$\lim_{n \to \infty} x_n \neq \infty$(正确,极限不存在),且无界(正确)。
- B:发散(正确),但有界(错误)。
- C:$\lim_{n \to \infty} x_n = 0$(错误,极限不存在)。
- D:$\lim_{n \to \infty} x_n = \infty$(错误,极限不存在)。