Számsorozatok (1) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit



Hasonló dokumentumok
A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. Matematika I

Analízis I. Vizsgatételsor

Függvény határérték összefoglalás

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Gyakorló feladatok az II. konzultáció anyagához

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Sorozatok és Sorozatok és / 18

Számsorok. 1. Definíció. Legyen adott valós számoknak egy (a n ) n=1 = (a 1, a 2,..., a n,...) végtelen sorozata. Az. a n

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

Az R halmazt a valós számok halmazának nevezzük, ha teljesíti az alábbi 3 axiómacsoport axiómáit.

Sorozatok határértéke SOROZAT FOGALMA, MEGADÁSA, ÁBRÁZOLÁSA; KORLÁTOS ÉS MONOTON SOROZATOK

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

Analízis ZH konzultáció

Határozatlan integrál (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Programtervező informatikus I. évfolyam Analízis 1

Sorozatok, sorozatok konvergenciája

konvergensek-e. Amennyiben igen, számítsa ki határértéküket!

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. Komplex számok (2)

A fontosabb definíciók

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Matematika 8. osztály

Analízis Gyakorlattámogató jegyzet

2014. november 5-7. Dr. Vincze Szilvia

Minden x > 0 és y 0 valós számpárhoz létezik olyan n természetes szám, hogy y nx.

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Exponenciális és logaritmikus kifejezések Megoldások

A valós számok halmaza

Tartalomjegyzék. Tartalomjegyzék Valós változós valós értékű függvények... 2

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

1. fogalom. Add meg az összeadásban szereplő számok elnevezéseit! Milyen tulajdonságai vannak az összeadásnak? Hogyan ellenőrizzük az összeadást?

Analízis lépésről - lépésre

4. SOROK. a n. a k (n N) a n = s, azaz. a n := lim

Analízis I. zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I okt. 19. A csoport

SHk rövidítéssel fogunk hivatkozni.

Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Kar Matematika Tanszék. Kalkulus 1. Dr Simon Ilona, PTE TTK

Analízis I. zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I okt. 19. A csoport

A Matematika I. előadás részletes tematikája

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

Határérték. prezentációjából valók ((C)Pearson Education, Inc.) Összeállította: Wettl Ferenc október 11.

Trigonometria Megoldások. 1) Oldja meg a következő egyenletet a valós számok halmazán! (12 pont) Megoldás:

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Exponenciális és Logaritmikus kifejezések

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Exponenciális és Logaritmikus kifejezések

Egészrészes feladatok

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

Irracionális egyenletek, egyenlôtlenségek

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

Abszolútértékes és gyökös kifejezések Megoldások

1. Absztrakt terek 1. (x, y) x + y X és (λ, x) λx X. műveletek értelmezve vannak, és amelyekre teljesülnek a következő axiómák:

SZÉLSŐÉRTÉKKEL KAPCSOLATOS TÉTELEK, PÉLDÁK, SZAKDOLGOZAT ELLENPÉLDÁK. TÉMAVEZETŐ: Gémes Margit. Matematika Bsc, tanári szakirány

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Második zárthelyi dolgozat megoldásai biomatematikából * A verzió

Hatványozás. A hatványozás azonosságai

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

ismertetem, hogy milyen probléma vizsgálatában jelent meg ez az eredmény. A kérdés a következő: Mikor mondhatjuk azt, hogy bizonyos események közül

Komplex számok. Wettl Ferenc előadása alapján Wettl Ferenc előadása alapján Komplex számok / 18

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Trigonometria

a) A logaritmus értelmezése alapján: x 8 0 ( x 2 2 vagy x 2 2) (1 pont) Egy szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik szorzótényező 0.

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) 2. forduló feladatainak megoldása

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Abszolútértékes és Gyökös kifejezések

Vektorgeometria (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, x x 2 dx = arctg x + C = arcctgx + C,

Teljes függvényvizsgálat

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Sorozatok II.

8. Egyenletek, egyenlőtlenségek, egyenletrendszerek II.

Elemi algebrai eszközökkel megoldható versenyfeladatok Ábrahám Gábor, Szeged

I. Egyenlet fogalma, algebrai megoldása

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Analízis 1. Írásbeli beugró kérdések. Készítette: Szántó Ádám Tavaszi félév

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (L Hospital szabály, Taylor-polinom,

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

Függvények határértéke, folytonossága

9. TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK DIFFERENCIÁLSZÁMITÁSA. 9.1 Metrika és topológia R k -ban

Sorozatok október 15. Határozza meg a következ sorozatok határértékeit!

A valós számok halmaza 5. I. rész MATEMATIKAI ANALÍZIS

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Paraméter

JANUS PANNONIUS TUDOMÁNYEGYETEM. Schipp Ferenc ANALÍZIS I. Sorozatok és sorok

Határérték. Wettl Ferenc el adása alapján és Wettl Ferenc el adása alapján Határérték és

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

HALMAZOK. A racionális számok halmazát olyan számok alkotják, amelyek felírhatók b. jele:. A racionális számok halmazának végtelen sok eleme van.

Az Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny tanévi első fordulójának feladatmegoldásai. 81f l 2 f 2 + l 2

Alapfogalmak, valós számok Sorozatok, határérték Függvények határértéke, folytonosság A differenciálszámítás Függvénydiszkusszió Otthoni munka

Javítókulcs, Válogató Nov. 25.

Függvények határértéke és folytonosság

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

Határozott integrál és alkalmazásai

Átírás:

Számsorozatok (1) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

1. Valós számsorozaton valós számok meghatározott sorrendű végtelen listáját értjük. A hangsúly az egymásután következés rendjén van. A sorozatnak van első, második, harmadik, stb. eleme. Minden sorozathoz természetes módon hozzátartozik egy függvény. Ez a függvény a természetes számok halmazán van értelmezve, az 1-hez a sorozat első elemét rendeli, a 2-höz a sorozat második elemét, és így tovább. Ha ezt a függvényt a jelöli, akkor tekinthetjük a sorozatunkat egy a : N R (1) függvénynek. Az a(n) jelölés helyett hagyományosan az a n jelölést használjuk, és a n -et a sorozat n. elemének hívjuk. Sorozatot is leggyakrabban az a n kiszámolását lehetővé tévő formula megadásával definiálunk. Példa 1 Az a n = n 2 2n sorozat első néhány eleme: 1, 0, 3, 8, 15,... Magát a sorozatot, tehát az összes elemét a sorozaton belüli sorrendjükkel együtt, (a n ) jelöli. Az a n jelölésben az n számot a sorozatelem indexének hívjuk.

2. Ha egy sorozat elemei közül elhagyunk véges sokat vagy végtelen sokat, de úgy, hogy azért végtelen sok elem megmaradjon, akkor megmaradt sorozatelemek, az eredeti sorozaton belüli sorrendjüket megtartva, az eredeti sorozat egy részsorozatát adják. Minden sorozatnak végtelen sok részsorozata van. Példa 2 Az a n = n sorozatnak részsorozata a b n = 3n sorozat. Ennél a részsorozatnál minden harmadik elemet tarottunk meg. Példa 3 Az a n = n sorozatnak részsorozata a b n = n + 3 sorozat. Ezt a részsorozatot úgy kaptuk, hogy eldobtuk az eredeti sorozat első három elemét, az eredeti 4. elem lett a részsorozat első eleme, az eredeti 5. elem a részsorozat második eleme, és így tovább. Példa 4 Az a n = n sorozatnak részsorozata a b n = n sorozat. Itt azokat az elemeket tartottuk meg, amelyek indexe négyzetszám.

3. Az (a n ) sorozat határértéke vagy limesze az A R szám, ha minden ε > 0 számhoz megadható egy N(ε) pozitív egész szám, az úgynevezett küszöbindex, úgy, hogy a n A < ε minden olyan n re, amelyre n > N(ε). (2) Azt, hogy az (a n ) sorozat határértéke az A szám így jelöljük: a n A. 4. Ha a n A, akkor minden ε esetén a sorozat N(ε) küszöbindexnél nagyobb indexű elemei az A hátárértékhez ε-nál közelebb vannak, azaz beleesnek az A határérték körüli ε sugarú, szimmetrikus (A ε, A + ε) nyílt intervallumba, ugyanis ha n > N(ε), akkor esetén azaz a n A < ε (3) ε < a n A < ε, (4) A ε < a n < A + ε, tehát a n (A ε, A + ε). (5)

Példa 5 Az a n = 1 sorozat limesze 0, a b n n = 1 + 1 sorozat esetén b n n 1, míg a c n = ( 1) n + 1 sorozatnak nincs határértéke. n 5. Minden sorozatnak legfeljebb egy határértéke lehet, tehát ha van limesz, akkor az egyértelmű. Ha egy sorozatnak van határértéke, akkor minden részsorozatának is van, és mindnek ugyanaz a szám a határértéke. Nem szabad azt hinni, hogy minden sorozatnak van határértéke, a legtöbbnek nincs.

6. Feladat 1 Legyen a n = n 5 1 2n. Fogadjuk el, hogy ennek a sorozatnak A = 1 a 2 határértéke, és határozzuk meg az ε = 0.01-hez tartozó küszöbindexet. Megoldás: Az a n A < ε abszolút értékes egyenlőtlenséget kell megoldanunk n-re. Beírva ebbe a n képletét, A és ε értékét, kapjuk, hogy n 5 1 2n + 1 2 < 0.01. Az első átalakítás az, hogy keresztbeszorzással közös nevezőre hozunk az abszolút értéken belül: 2n 10 + 1 2n 2(1 2n) < 0.01, 9 2(1 2n) < 0.01. Minden ilyen abszolút értéket tartalmazó egyenlőtlenség megoldásakor az a kulcs lépés az, amikor megszabadulunk az abszolút értéktől. Az eddigi átalakítások azt célozták meg, hogy ezt biztonsággal meg tudjuk tenni. First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

9 A törtben mind a számláló, mind a nevező minden pozitív n-re 2(1 2n) negatív, tehát a tört értéke pozitív, így az abszolút értéke önmaga. 9 2(1 2n) < 0.01. Ha most mindkét oldalt elosztjuk a pozitív 0.01-el nem fordul meg az egyenlőtlenség iránya. 900 2(1 2n) < 1. Egyszerűsítve, és megszorozva mindkét oldalt a negatív 1 2n-el megfordul az egyenlőtlenség iránya. Rendezve: 450 > 1 2n 451 > 2n 225.5 < n. Mivel ekvivalens átalakításokat végeztünk, az utolsó egyenlőtlenségből leolvasható, hogy N(0.01) = 225. Érdemes kipróbálni, hogy a 225 +1/2 < 0.01, de a 226 +1/2 < 0.01, és 226-nál nagyobb sorozatindexre ez méginkább így van.

7. Az (a n ) sorozat felülről korlátos, ha van olyan K szám, hogy a n K teljesül minden n-re. Az (a n ) sorozat alulról korlátos, ha van olyan k szám, hogy k a n teljesül minden n-re. Az (a n ) sorozat korlátos, ha alulról és felülről is korlátos. A sorozat korlátossága azt jelenti, hogy van olyan k alsó, és K felső korlát, hogy k a n K. Az alsó korlátok közül a legnagyobb, a felső korlátok közül a legkisebb a leginformatívabb. Példa 6 Az a n = n 2 sorozat alulról korlátos, mert k = 1 jó, de felülről nem; a b n = 2n sorozat felülről korlátos, mert K = 2 jó, de alulról nem. Példa 7 A c n = 1 n sorozat korlátos, hiszen 0 < c n 1 miatt k = 0 és K = 1 megfelelő. Ezek egyébbként c n legjobb korlátai is egyben. Példa 8 A d n = ( 1) n n sorozat sem alulról sem felülről nem korlátos.

8. Megmutatható, hogy ha az (a n ) sorozatnak van véges határértéke, akkor a sorozat korlátos, de fordítva ez nem igaz. Az (a n ) sorozat monoton növő, ha a n csökkenő, ha a n a n+1 minden n-re. a n+1 minden n-re, monoton Szokás az előbbi egyenlőtlenségeket nem minden n-re, hanem csak minden n > K-ra megkövetelni, ahol K pozitív egész, és a sorozatot ilyenkor is a megfelelő értelemben monotonnak hívni. Mi is használni fogjuk ezt. 9. Ha egy sorozat monoton növő és felülről korlátos, akkor van határértéke is, hasonlóan, ha egy sorozat monoton csökkenő és alulról korlátos, akkor van határértéke.

10. Feladat 2 Monoton-e valamilyen értelemben az a n = n2 n + 1 sorozat? Megoldás: A tajékozódás kedvéért kiszámoljuk a sorozat néhány elemét. a 1 = 0.5, a 18 17, a 170 169. Ez alapján az a sejtésünk, hogy a n monoton növekvő. Azt próbáljuk tehát bebizonyítani, hogy a n a n+1. Behelyettesítjük ebbe a n és a n+1 képletét, az utóbbit úgy kapjuk, hogy a sorozatot definiáló képletben az n helyett mindenütt n + 1-et írunk. n 2 n + 1 (n + 1)2 (n + 1) + 1. n 2 n + 1 n2 + 2n + 1 n + 2 Megszabadulunk a nevezőktől, mindkét nevező minden n-re pozitív, tehát amikor átszorzunk velük, nem fordul meg egyik esetben sem az egyenlőtlenség iránya..

n 2 (n + 2) (n 2 + 2n + 1)(n + 1). Minden tagot minden taggal megszorozva a bal és a jobb oldalon is, kapjuk, hogy n 3 + 2n 2 n 3 + 2n 2 + n + n 2 + 2n + 1. Rendezve 0 n 2 + 3n + 1. Ez egy minden n-re igaz egyenlőtlenség, (sorozatok esetén n pozitív egész). Minden átalakítás ekvivalens átalakítás volt, tehát az utolsó egyenlőtlenségből megkaphatjuk az eggyel előtte lévőt, abból az az előtt lévőt, és így tovább, végül eljutunk a bizonyítandó a n a n+1 egyenlőtlenséghez. Ezzel beláttuk, hogy a n a n+1 teljesül minden n-re, tehát a sorozat monoton növő.

11. Az algebrai műveleteket sorozatokra is értelmezhetjük, az a lényeg, hogy a szóbanforgó műveletet az azonos indexű elemekkel kell elvégezni. Például két sorozat szorzata az a sorozat, amelynek első eleme az első elemek szorzata, második eleme a második elemek szorzata, és így tovább. Alapvető jelentőségű a következő tétel. Tegyük fel, hogy a n A, b n B, és legyen c R tetszőleges. Ekkor a n + b n A + B, (6) a n b n A B, (7) a n b n A B, (8) c a n c A, (9) a n b n A B, (10) a (10) képletben feltesszük, hogy b n = 0 teljesül minden n-re, és B = 0.

12. Tegyük fel, hogy a n A és c n A is teljesül, továbá a (b n ) sorozatra fennáll, hogy a n b n c n minden n-re vagy valahonnantól kezdve minden n-re. Ekkor b n A is teljesül. Ezt a tételt rendőr elvnek is szokták hívni és gyakran jól használható. Feladat 3 Számoljuk ki az a n = n cos2 (n 2 3n) + sin n sorozat határértékét. n 2 + 1 Megoldás: Tudjuk, hogy minden szám koszinusza 1 és 1 közé esik, tehát 1 cos(n 2 3n) 1, innen négyzetre emeléssel, majd n-el való szorzással 0 cos 2 (n 2 3n) 1, 0 n cos 2 (n 2 3n) n. Ha a középső taghoz hozzáadunk sin n-et, akkor legalább 1-et és legfeljebb 1-et adunk hozzá, tehát a középső tag ennél a hozzáadásnál nem csökken egynél többel és nem növekszik egynél többel, azaz 1 n cos 2 (n 2 3n) + sin n n + 1.

Végigosztva ezt a pozitív n 2 + 1-el 1 n 2 + 1 n cos2 (n 2 3n) + sin n n 2 + 1 n + 1 n 2 + 1. A jobb szélen alló mennyiségnél nagyob az, amit úgy kapunk, hogy megnöveljük az eredeti számlálót, és lecsökkentjük a nevezőt, például n+1 n 2 +1 helyett 2n n 2 = 2 -et írunk. Tehát fennáll, hogy n 1 n 2 + 1 n cos2 (n 2 3n) + sin n n 2 + 1 2 n. Itt a bal szélen álló 1 sorozat nullához tart, mert a nullához tartó 1/n n 2 +1 sorozat egy részsorozatának számszorosa, ugyanez igaz a jobb szélen álló sorozatra is. Tehát a közöttük lévő a n sorozat limesze is nulla.

13. Azt mondjuk, hogy az (a n ) sorozat határértéke a plusz végtelen, ha tetszőlegesen nagy pozitív C számhoz is található olyan, a C-től függő N(C) pozitív egész szám, amelyre teljesül, hogy a n > C, ha n > N(C). (11) Ezt így jelöljük: a n +. Azt mondjuk, hogy az (a n ) sorozat határértéke a mínusz végtelen, ha tetszőlegesen nagy pozitív C számhoz is található olyan, a C-től függő N(C) pozitív egész szám, amelyre teljesül, hogy Ezt így jelöljük: a n. a n < C, ha n > N(C). (12) 14. Számos tétel szól végtelenbe tartó sorozatok határértékéről. Tegyük fel, hogy a n +, b n B R. Ekkor a n + b n +, (13) a n b n +. (14)

Ha a n, b n B R, akkor a n + b n, (15) Ha a n +, b n B R és B > 0, akkor a n b n. (16) de B < 0 esetén a n b n +, (17) a n b n. (18) Az előbbihez hasonlóan, ha a n, b n B R és B > 0, akkor de B < 0 esetén a n b n, (19) a n b n +. (20)

Ha (a n ) és (b n ) is valamelyik végtelenbe tart, akkor a szorzatuk is végtelenbe tart, mégpedig plusz végtelenbe, ha (a n ) és (b n ) azonos előjelű végtelenekhez tartanak, és mínusz végtelenbe, ha (a n ) és (b n ) különböző előjelű végtelenekhez tartanak. Azonos előjelű végtelenbe tartó sorozatok összege is ilyen előjelű végtelenbe tart, különböző előjelű végtelenbe tartó sorozatok különbsége olyan előjelű végtelenbe tart, mint a kisebbítendő sorozat. Ha a n ±, akkor 1 a n 0. Feladat 4 Mi a limesze az a n = 2n 3 + n 2 3n + 8 sorozatnak? Megoldás: Minden polinom limesze kiszámolható úgy, hogy kiemeljük a legmagasabb fokú taját. ( a n = n 3 2 + 1 n 3 n + 8 ). 2 n 3 A zárójelben álló tényező 2-höz tart, egy + -be tartó mínusz kétszerese pedig -be tart. Tehát a n.

15. A nevezetes határértékek elméleti és gyakorlati szempontból fontos sorozatok határértékéről szólnak. A legfontosabbak az alábbiak. a n = 1 n 0. (21) Legyen a > 0. Ekkor a n = n a 1. (22) a n = n n 1. (23) a n = n α a n = q n + ha α > 0, 1 ha α = 0, 0 ha α < 0. + ha q > 1, 1 ha q = 1, 0 ha q < 1, és ennek a sorozatnak nincs határértéke, ha q 1. (24) (25)

Legyen a > 1 és α > 0. Ekkor a n = an n +, α ezért a n = nα 0. an (26) Tetszőleges a R esetén a n = an n! 0. (27) a n = n! 0. nn (28) ( a n = 1 + n) 1 n e. (29) Tegyük fel, hogy r n + és legyen k Z. Ekkor ( a n = 1 + k ) rn e k. (30) r n

Ha a n A R, A > 0 és b n B R, akkor ha az itt szereplő hatványozások mind értelmesek. Ha b n +, akkor 0 < A < 1 esetén A > 1 esetén Végül ha b n, akkor 0 < A < 1 esetén (a n ) b n A B, (31) (a n ) b n 0, (32) (a n ) b n +. (33) (a n ) b n +, (34) A > 1 esetén (a n ) b n 0. (35)