用数列极限的定义证明:lim _(narrow infty )dfrac (3n+1)(2n+1)=dfrac (3)(2)-|||-__
用数列极限的定义证明:
题目解答
答案

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,需要掌握极限定义的逻辑结构,并能通过代数变形找到合适的自然数$N$。
解题核心思路:
- 从极限定义出发,对任意给定的$\varepsilon > 0$,找到$N$使得当$n > N$时,$\left| \dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2} \right| < \varepsilon$。
- 化简绝对值表达式,通过通分、分子展开等步骤,将不等式转化为关于$n$的线性不等式。
- 解不等式确定$N$,根据变形后的不等式,选择适当的$N$确保条件成立。
破题关键点:
- 分子展开与化简:正确计算$\dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2}$的绝对值表达式。
- 不等式变形技巧:将分式不等式转化为关于$n$的线性不等式,确定$N$的表达式。
步骤1:写出极限定义的不等式
根据极限定义,对任意$\varepsilon > 0$,存在自然数$N$,当$n > N$时,
$\left| \dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2} \right| < \varepsilon.$
步骤2:化简绝对值表达式
计算差值:
$\begin{aligned}\dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2} &= \dfrac{2(3n+1) - 3(2n+1)}{2(2n+1)} \\&= \dfrac{6n + 2 - 6n - 3}{2(2n+1)} \\&= \dfrac{-1}{2(2n+1)}.\end{aligned}$
取绝对值得:
$\left| \dfrac{3n+1}{2n+1} - \dfrac{3}{2} \right| = \dfrac{1}{2(2n+1)}.$
步骤3:建立不等式并求解$N$
要求$\dfrac{1}{2(2n+1)} < \varepsilon$,即:
$2(2n+1) > \dfrac{1}{\varepsilon} \quad \Rightarrow \quad 2n + 1 > \dfrac{1}{2\varepsilon}.$
进一步化简:
$2n > \dfrac{1}{2\varepsilon} - 1 \quad \Rightarrow \quad n > \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2}.$
取自然数$N$为满足上述不等式的最小整数,例如:
$N = \left\lfloor \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2} \right\rfloor + 1.$
步骤4:验证结论
当$n > N$时,必然有$n > \dfrac{1}{4\varepsilon} - \dfrac{1}{2}$,从而$\dfrac{1}{2(2n+1)} < \varepsilon$,即原式成立。