7.设-|||-._(1)=2 , _(n+1)=dfrac (1)(2)((x)_(n)+dfrac (2)({x)_(n)}) , n=1 ,2,3,...-|||-(1)证明limxn存在;-|||-(2)求limxn.-|||-n→∞

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查数列极限的存在性证明及求解,涉及单调有界定理和递推数列的极限求解。
解题思路:
- 证明极限存在:需验证数列单调有界。通过递推式分析数列的单调性(递减)和下界($\sqrt{2}$),结合单调有界定理得出极限存在。
- 求极限值:设极限为$A$,将递推式两边取极限,解方程确定$A$的值。
破题关键:
- 应用算术-几何均值不等式(AM≥GM)证明数列下界为$\sqrt{2}$。
- 通过差值比较判断数列单调递减。
- 代入极限表达式建立方程并求解。
第(1)题:证明$\lim\limits_{n \to \infty} x_n$存在
步骤1:证明数列有下界
由递推式$x_{n+1} = \dfrac{1}{2}\left(x_n + \dfrac{2}{x_n}\right)$,根据算术-几何均值不等式:
$x_{n+1} \geq \sqrt{x_n \cdot \dfrac{2}{x_n}} = \sqrt{2}$
因此,数列$\{x_n\}$对所有$n \geq 1$有下界$\sqrt{2}$。
步骤2:证明数列单调递减
计算相邻两项的差值:
$x_{n} - x_{n+1} = \dfrac{1}{2}\left(x_n - \dfrac{2}{x_n}\right) = \dfrac{x_n^2 - 2}{2x_n}$
由于$x_n \geq \sqrt{2}$,故$x_n^2 \geq 2$,因此$x_{n} - x_{n+1} \geq 0$,即数列$\{x_n\}$单调递减。
结论
数列$\{x_n\}$单调递减且有下界,根据单调有界定理,极限存在。
第(2)题:求$\lim\limits_{n \to \infty} x_n$
步骤1:设极限为$A$
设$\lim\limits_{n \to \infty} x_n = A$,由$x_n \geq \sqrt{2}$知$A \geq \sqrt{2} > 0$。
步骤2:代入递推式取极限
将递推式$x_{n+1} = \dfrac{1}{2}\left(x_n + \dfrac{2}{x_n}\right)$两边取极限:
$A = \dfrac{1}{2}\left(A + \dfrac{2}{A}\right)$
步骤3:解方程
整理方程:
$2A = A + \dfrac{2}{A} \implies A = \dfrac{2}{A} \implies A^2 = 2$
由于$A > 0$,解得$A = \sqrt{2}$。