【菲赫金哥爾茨微積分學(xué)教程精讀筆記Ep52】第三波習(xí)題進(jìn)行中

我們先復(fù)習(xí)一下實(shí)數(shù)完備性第二個(gè)定理的內(nèi)容:單調(diào)有界數(shù)列必有極限。
我們把這個(gè)定理換一種更好應(yīng)用的方式表述——單增有上界數(shù)列必有極限,單減有下界數(shù)列必有極限。
而這個(gè)定理常常會(huì)用到的地方——
典型能看出來單調(diào)的數(shù)列,比如我們學(xué)到后面的正項(xiàng)級(jí)數(shù)收斂的判定法中,就有這條定理的應(yīng)用;
考試的時(shí)候,如果遇到“證明XXX迭代數(shù)列是收斂的”優(yōu)先考慮能不能用這個(gè)定理——迭代數(shù)列是拿一個(gè)數(shù)列的前若干項(xiàng)表示an的方式,比如最簡(jiǎn)單的迭代數(shù)列a1=1,an=an-1+1就是首項(xiàng)為1,公差為1的等差數(shù)列。
這個(gè)定理的用法也很簡(jiǎn)單——
判斷迭代數(shù)列是否單調(diào)?——是,進(jìn)第2步,否,考慮其他辦法;
判斷迭代數(shù)列是否有界?——是,進(jìn)第3步,否,則數(shù)列發(fā)散;
由1、2可知數(shù)列是有極限a的,那么我們令n趨向于無窮大,就可以得到一個(gè)關(guān)于極限a的方程,解出方程即可得到極限a。
下面繼續(xù)看例題——
35例題
3.經(jīng)典題:迭代數(shù)列,xn+1=xn(2-xn)的極限(0<x0<1)——

依然是一道各大教材都會(huì)講到的一道經(jīng)典題,先是分析步驟——
xn+1=xn(2-xn)=2xn-xn^2=-(xn-1)^2+1<=1,有上界;
我們照例寫出前若干項(xiàng),已知0<x0<1——
x1=x0(2-x0)>0,0<x1<1;……
已經(jīng)可以看出來這個(gè)數(shù)列是一個(gè)有界數(shù)列,下界為0,上界為1,我們用歸納法證明——
已知0<x0<1,0<x1<1;
假設(shè)0<xn<1,則0<xn(2-xn)<1,即0<xn+1<1;
證畢,該數(shù)列為有界數(shù)列。
再研究其單調(diào)性——
作差:xn+1-xn=xn(2-xn)-xn=2xn-xn^2-xn=xn-xn^2=xn(1-xn);
顯然,當(dāng)0<xn<1時(shí)該數(shù)列單增,當(dāng)xn<0或xn>1時(shí)數(shù)列單減;
我們由有界性已知0<xn<1,這個(gè)數(shù)列是一個(gè)單增數(shù)列。
單增有界數(shù)列必有極限x——
我們令迭代公式兩側(cè)n同時(shí)趨向于無窮,lim?xn+1=lim?xn(2-xn);
即x=x(2-x);
解出x=0或x=1;
因?yàn)?/span>0<xn<1且該數(shù)列單增,則0<x0<xn<=x<=1,所以x=1即為該數(shù)列極限。
接著書上對(duì)這道題結(jié)論的應(yīng)用做出來一點(diǎn)說明——

用計(jì)算機(jī)求1/c的方法,這道例題史濟(jì)懷老師《數(shù)學(xué)分析教程》上花了一小節(jié)的篇幅來講——
xn=cyn;
xn+1=xn(2-xn),則cyn+1=cyn(2-cyn),即yn+1=yn(2-cyn);
0<y0<1/c;
同理可證得 lim yn=1/c。
——即使一種近似的求1/c的方法,n越大,精確度越高。
后天繼續(xù)!