根据数列极限的定义证明:lim _(narrow infty )dfrac (3n+1)(2n+1)=dfrac (3)(2);
根据数列极限的定义证明:
题目解答
答案
根据数列极限的定义,我们需要对任意的
>0,找到一个正整数N,使得当n>N时,
化简
得:

继续化简得:
\frac{1}{4\epsilon}-\frac{1}{2}" data-width="106" data-height="45" data-size="1345" data-format="png" style="max-width:100%">,
故总存在一个正整数N=
,使得当n>N时,
证毕
解析
考查要点:本题主要考查利用数列极限的定义进行证明的能力,需要掌握代数化简和不等式放缩的技巧,理解如何根据给定的$\varepsilon$找到对应的$N$。
解题核心思路:
- 根据极限定义,将$\left|\dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2}\right|$化简为与$n$相关的表达式。
- 构造不等式,通过解不等式找到$n$的范围,从而确定$N$的取值。
- 验证存在性,说明存在这样的$N$使得当$n > N$时不等式成立。
破题关键点:
- 分子化简:通过通分消去分子中的高阶项,得到与$n$相关的简单表达式。
- 不等式变形:将分式不等式转化为关于$n$的一次不等式,确定$N$的表达式。
步骤1:计算表达式差值
根据题意,计算$\left|\dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2}\right|$:
$\begin{aligned}\left|\dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2}\right| &= \left|\dfrac{2(3n+1) - 3(2n+1)}{2(2n+1)}\right| \\&= \left|\dfrac{6n + 2 - 6n - 3}{4n + 2}\right| \\&= \left|\dfrac{-1}{4n + 2}\right| \\&= \dfrac{1}{4n + 2}.\end{aligned}$
步骤2:构造不等式
要求$\dfrac{1}{4n + 2} < \varepsilon$,解得:
$4n + 2 > \dfrac{1}{\varepsilon} \implies n > \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2}.$
步骤3:确定$N$的取值
取正整数$N$满足:
$N \geq \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2}.$
当$n > N$时,必然有$n > \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2}$,从而$\dfrac{1}{4n + 2} < \varepsilon$。