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数学
题目

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

解:

0,\text{ 取任意正整数}N\geq\frac1{4\xi}-\frac12, \\ &\because\text{当}n>N\text{时}, \\ &\left|\frac{3n+1}{2n+1}-\frac32\right|=\left|\frac1{4n+2}\right|<\frac1{4n+2} \\ &\therefore\lim_{n\to\infty}\frac{3n+1}{2n+1}=\frac32. \end{aligned}" data-width="332" data-height="229" data-size="20174" data-format="png" style="max-width:100%">

解析

考查要点:本题主要考查利用数列极限的定义进行严格证明的能力,需要掌握代数变形和不等式放缩的技巧,以及如何根据给定的$\varepsilon$找到对应的$N$。

解题核心思路:

  1. 化简表达式:将$\left|\frac{3n+1}{2n+1} - \frac{3}{2}\right|$进行通分和化简,得到更易处理的形式。
  2. 建立不等式:通过不等式变形,将问题转化为寻找满足$\frac{1}{4n+2} < \varepsilon$的$N$。
  3. 确定$N$的取值:通过解不等式得到$N$的表达式,确保当$n > N$时,不等式成立。

破题关键点:

  • 正确化简绝对值表达式是基础,需注意分母的通分和分子的展开。
  • 灵活处理不等式,通过放大或缩小分母来简化条件,找到$N$的表达式。

步骤1:化简绝对值表达式
计算$\left|\frac{3n+1}{2n+1} - \frac{3}{2}\right|$:
$\begin{aligned}\left|\frac{3n+1}{2n+1} - \frac{3}{2}\right| &= \left|\frac{2(3n+1) - 3(2n+1)}{2(2n+1)}\right| \\&= \left|\frac{6n + 2 - 6n - 3}{2(2n+1)}\right| \\&= \left|\frac{-1}{2(2n+1)}\right| \\&= \frac{1}{4n + 2}.\end{aligned}$

步骤2:建立不等式条件
根据极限定义,需使$\frac{1}{4n + 2} < \varepsilon$,即:
$4n + 2 > \frac{1}{\varepsilon}.$

步骤3:解不等式确定$N$
将不等式变形为:
$n > \frac{1}{4\varepsilon} - \frac{1}{2}.$
取$N$为满足$N \geq \frac{1}{4\varepsilon} - \frac{1}{2}$的最小正整数(例如向上取整)。

步骤4:验证结论
当$n > N$时,$\frac{1}{4n + 2} < \varepsilon$,因此原式绝对值小于$\varepsilon$,满足极限定义。

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