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

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

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

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

Analízis I. beugró vizsgakérdések

Analízis I. Vizsgatételsor

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

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

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

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

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

Sorozatok, sorozatok konvergenciája

Analízis ZH konzultáció

Gyakorló feladatok az II. konzultáció anyagához

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

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

2014. november 5-7. Dr. Vincze Szilvia

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

A fontosabb definíciók

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

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

Sorozatok és Sorozatok és / 18

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

Egészrészes feladatok

Függvény határérték összefoglalás

konvergensek-e. Amennyiben igen, számítsa ki határértéküket!

Analízis Gyakorlattámogató jegyzet

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

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Programtervező informatikus I. évfolyam Analízis 1

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

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

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

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

SHk rövidítéssel fogunk hivatkozni.

Fraktálok. Hausdorff távolság. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék március 14.

Kozma L aszl o Matematikai alapok 2. kieg esz ıtett kiad as Debrecen, 2004

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

Metrikus terek, többváltozós függvények

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

8. feladatsor: Többváltozós függvények határértéke (megoldás)

-ra nézve (szigorú) abszolút maximumhelye (minimumhelye), ha. -ra nézve (szigorú) abszolút minimumhelye, ha minden

A valós számok halmaza

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

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

A Matematika I. előadás részletes tematikája

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

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

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

Matematika I. 9. előadás

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

II. Két speciális Fibonacci sorozat, szinguláris elemek, természetes indexelés

352 Nevezetes egyenlôtlenségek. , az átfogó hossza 81 cm

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

Elemi függvények. Nevezetes függvények. 1. A hatványfüggvény

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

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Valós függvénytan Elektronikus tananyag

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Exponenciális, logaritmikus függvények

Debreceni Egyetem. Kalkulus I. Gselmann Eszter

Differenciál és integrálszámítás diszkréten

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Eger, augusztus 31. Liptai Kálmán Eszterházy Károly Főiskola Matematikai és Informatikai Intézet

2. Reprezentáció-függvények, Erdős-Fuchs tétel

Függvények határértéke és folytonossága

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

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

MATEMATIKA 1. GYAKORLATOK

Diszkrét matematika 2.

16. Sorozatok. I. Elméleti összefoglaló. A sorozat fogalma

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

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Kalkulus MIA. Galambos Gábor JGYPK

Kalkulus MIA. Galambos Gábor JGYPK

Fritz Józsefné, Kónya Ilona, Pataki Gergely és Tasnádi Tamás MATEMATIKA Tartalomjegyzék

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

Következik, hogy B-nek minden prímosztója 4k + 1 alakú, de akkor B maga is 4k + 1 alakú, s ez ellentmondás.

Matematika 8. osztály

Centrális határeloszlás-tétel

16. Sorozatok. I. Elméleti összefoglaló. A sorozat fogalma

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

1. gyakorlat ( ), Bevezető analízis 1., ősz (Besenyei Ádám csoportja)

Tanmenet a évf. fakultációs csoport MATEMATIKA tantárgyának tanításához

Nagyordó, Omega, Theta, Kisordó

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. előadás: Halmazelmélet, számfogalom, teljes

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Átírás:

A sorozat fogalma Definíció. A természetes számok N halmazán értelmezett függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet a valós számok halmaza, valós számsorozatról beszélünk, mígha az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex (értékű) sorozatról. A f: N R függvényjelölés helyett gyakoribb az a n jelölés alkalmazása, ahol a n a függvényértékeket jelöli (a n = f(n) n N esetén), melyeket a sorozat tagjainak mondunk. Egy a n valós(!) számsorozatot monoton növekvőnek mondunk, ha a n a n+1 teljesül minden n N-re. Szigorúan monoton növekvő az a n sorozat, ha a n < a n+1 teljesül minden n N- re. Analóg módon értelmezzük a monoton csökkenő, illetve szigorúan monoton csökkenő sorozatok fogalmát.

a n = 1 1 n 2 szigorúan monoton növekvő b n = [ 100 n ] monoton csökkenő, korlátos c n = log 2 n, d n = ( 1) n n nem korlátosak k(n) = 5 konstans sorozat t n = 1 n q n = a 1 q n mértani sorozat

s n = a 1 + (n 1)d számtani sorozat a 1 = 1, a 2 = 1, a n = a n 1 + a n 2 Fibonacci sorozat Definíció. Egy a n sorozat torlódási pontján olyan a számot értünk, melynek tetszőleges ε > 0 sugarú nyílt környezetében a sorozatnak végtelen sok tagja található. Azt mondjuk, hogy az a n sorozat konvergens és határértéke a, ha a-nak bármely ε > 0 sugarú nyílt környezete a sorozat összes tagját tartalmazza véges sok kivételével, azaz ha bármely ε > 0-hoz létezik olyan n 0 N küszöbszám, hogy minden n > n 0 esetén a n a < ε. Ilyenkor azt is mondjuk, hogy a n konvergál (vagy tart) a-hoz, jelben: a n a, vagy lim a n n = a.

a határérték = torlódási pont is a határérték = torlódási pont ha a n korlátos, s csak egyetlen torlódási ponttal rendelkezik, akkor konvergens is, és határértéke az egyetlen torlódási pont lesz konvergens sorozatnak csak egyetlen határértéke van a konvergens sorozatok korlátosak Példák

konvergens sorozatra: a n = 1. Ez a sorozat konvergens, s n határértéke 0, hiszen ha tetszőleges ε > 0-t választunk, hozzá lehet találni olyan küszöbindexet, pl. n 0 = bármely n > n 0 esetén valóban a n 0 = 1 n [ ] 1 ε + 1-et, melyre < ε. Nem konvergens viszont, pl. az b n = ( 1) n + 1 n is van. sorozat, hiszen két torlódási pontja

Álĺıtás. Valós, monoton növekvő korlátos sorozat konvergál a pontos felső korlátjához. Valós, monoton csökkenő korlátos sorozat konvergál a pontos alsó korlátjához. Bizonyítás. Az a n monoton növekvő korlátos sorozat pontos felső korlátját jelölje a, s tekintsünk egy tetszőleges pozítív ε- t. a ε nem felső korlátja a sorozat elemeinek, ezért van olyan n 0 N, hogy a n0 > a ε. A monotonitás miatt ekkor minden n > n 0 esetén a a n > a ε, tehát a n a < ε. Hasonló érvelés adható monoton csökkenő sorozat esetén is.

Műveletek konvergens sorozatokkal Sorozatokkal ugyanazon műveleteket végezhetjük, mint a valós, illetve a komplex számokkal: Az a n és b n sorozatok összegének, szorzatának, illetve ha b n 0, akkor hányadosának nevezzük rendre az a n + b n, a n b n, a n b n sorozatokat. Álĺıtás. Ha a n 0 és b n korlátos, akkor a n b n 0. Ha a n a és b n b, akkor a n + b n a + b.

Ha a n a és b n b, akkor a n b n ab. Ha a n a, b n b és b n 0, b 0, akkor a n b n a b.

Bizonyítás. Jelölje K a b n sorozat egy korlátját: b n K. Tetszőleges ε > 0 esetén a n 0 miatt van olyan n 0, hogy ha n > n 0, akkor a n < ε K. Ezért a n b n = a n b n < ε K K = ε. A második igazolásához is tetszőleges ε > 0-ból indulunk ki. a n és b n konvergenciája miatt ε/2-höz van olyan n 1 és n 2, hogy n > n 1, illetve n > n 2 esetén a n a < ε/2, illetve b n b < ε/2 teljesedik. Ekkor minden n > max{n 1, n 2 } esetén (a n + b n ) (a + b) a n a + b n b < ε/2 + ε/2 = ε.

Szorzat esetében a következő átalakítást végezzük el: a n b n ab = a n b n a n b + a n b ab a n b n b + b a n a Az a n sorozat korlátos, hiszen konvergens, tehát a n K valamely K R-ra. a n a miatt létezik olyan n 1, hogy ha n > n 1, akkor a n a < ε/2 b. Másrészt, b n b miatt létezik olyan n 2, hogy ha n > n 2, akkor b n b < ε/2k. Ha n > max{n 1, n 2 }, akkor a fenti becslést is figyelembe véve a n b n ab < ε adódik.

A konvergencia monotonitása Álĺıtás. a b. Ha a n a, b n b és a n b n minden n N-re, akkor Bizonyítás. Tegyük fel indirekten, hogy a > b. Legyen ε = a b 2. a n a miatt van olyan n 1, hogy ha n > n 1, akkor a n (a ε, a + ε). Hasonlóan b n b miatt van olyan n 2, hogy ha n > n 2, akkor b n (b ε, b + ε). Ezért, ha n > max{n 1, n 2 } teljesül, akkor b n < b + ε = a + b = a ε < a n. 2 Ez ellentmond álĺıtásunk feltételének.

Megjegyzés. Ha a feltételben szigorú egyenlőtlenség teljesül, a következményben mégsem álĺıtható, hogy a < b. Ezt mutatja az a n = 0, b n = n 1 sorozatok példája. Álĺıtás. (Rendőrelv) Ha a n a, b n a, és a n c n b n minden n N-re, akkor c n a. Bizonyítás. Tetszőleges ε > 0 esetén a n a miatt van olyan n 1, hogy ha n > n 1, akkor a n (a ε, a + ε). Hasonlóan b n a miatt van olyan n 2, hogy ha n > n 2, akkor b n (a ε, a + ε). Ezért minden n > max{n 1, n 2 } esetén a n c n b n miatt c n (a ε, a + ε) is teljesül.

Valós számsorozat tágabb értelemben vett határértéke Definíció. Azt mondjuk, hogy az a n sorozat tart a végtelenhez, ha bármely K valós számhoz van olyan n 0 N, hogy ha n > n 0, akkor a n > K. Jele: a n, vagy lim a n n =. Hasonlatosan, az a n sorozat tart a mínusz végtelenhez, ha bármely K valós számhoz van olyan n 0 N, hogy ha n > n 0, akkor a n < K. Jele: a n, vagy lim a n n =.

A műveletekkel kapcsolatosan majdnem ugyanazon tulajdonságok érvényesek, mint a szűkebben értelmezett konvergencia esetében, pl.: Ha a n, b n, akkor a n + b n. Ha a n, b n, akkor a n + b n. Ha a n, b n, akkor a n b n. Ha a n, b n b > 0, akkor a n b n. Ha a n, és a n 0, akkor 1 a n 0. Ugyanis, adott ε > 0 esetén K = 1 ε -hoz van olyan n 0 N, hogy ha n > n 0, akkor

a n > K = 1 ε, azaz 1 a n < ε. Fordítva viszont a n 0-ból következik 1 a n, hasonló érveléssel.

Nevezetes határértékek Álĺıtás. Legyen a n = p rn r + p r 1 n r 1 +... + p 1 n + p 0 q s n s + q s 1 n s 1 +... + q 1 n + q 0. Ha r = s, akkor a n p r q r. Ha r < s, akkor a n 0. Ha r > s, akkor p r a n. q s > 0 esetén a n, míg p r q s < 0 esetén

Bizonyítás. Példákon keresztül: r = s a n = n2 +3n+1 2n 2 5n Osszuk el a számlálót és a nevezőt is n 2 -el: a n = 1 + 3 n + 1 n 2 2 5 n A számlálóban és a nevezőben szereplő 1 n i tagok mindegyike 0-hoz tart, s kihasználva a műveletek és a határátmenet sorrendjének felcserélhetőségét, valóban a n 1 2.

r < s a n = 3n+1 2n 2 5n Most n 2 -el osztjuk a számlálót, s nevezőt is: 3 n a n = + 1 n 2 2 n 5 Ugyanazon érveléssel a számláló nullához tart, a nevező 2-hez, összességében a n 0. r > s a n = n5 +3n+1 2n 2 5n n 2 -el egyszerűsítve, s kiemelve n 3 -et: a n = n 31 + 3 n 4 + 1 n 5 2 5 n

n 3, míg a tört 1 2 hez tart, ezért szorzatuk végtelenhez tart

Álĺıtás. Legyen a n = q n, ahol q R konstans. Ha q > 1, akkor a n. Ha q = 1, akkor a n 1. Ha 1 < q < 1, akkor a n 0. Bizonyítás. Ha q > 1, akkor q = 1 + h alakban írható, ahol h > 0. A Bernoulli egyenlőtlenség miatt a n = q n = (1 + h) n 1 + nh, ezért ha adott K esetén n > n 0 = [ K 1 h ] + 1, akkor a n 1 + nh > 1 + K 1 h = K. h Ha 1 < q < 1, q 0, akkor 1 a > 1, ezért 1 a n = 1 q n. Egy előző álĺıtásunk miatt a n 0.

Álĺıtás. Az a n = ( 1 + 1 n) n sorozat konvergens. Bizonyítás. A) a n szigorúan monoton nő: Alkalmazzuk a számtani és mértani közép közötti egyenlőtlenséget az számokra: n+1 1 + 1 n, 1 + 1 n,..., 1 + 1 n, 1 (1 + 1 n )... (1 + 1 n ) 1 1 + 1 n +... 1 + 1 n + 1 n + 1

n + 1-dik hatványra emelve: azaz ( 1 + 1 n) n ( 1 + 1 ) n+1 n + 1 a n a n+1 B) a n korlátos: Alkalmazzuk most a számtani és mértani közép közötti egyenlőtlenséget az 1 + 1 n, 1 + 1 n,..., 1 + 1 n, 1 2, 1 2 számokra: n+2 (1 + 1 n )... (1 + 1 n ) 1 2 1 2

n + 1-dik hatványra emelve: ( azaz 1 + 1 n +... 1 + 1 n + 1 2 + 1 2 n + 2 1 + 1 n ) n 1 4 1 a n 4 Az a n = (1 + 1 n )n sorozat határértékét e-vel jelöljük: e = lim n (1 + 1 n )n. Belátható, hogy ez a szám másik sorozattal is előálĺıtható:

e = lim n (1 + 1 1! + 1 2! + 1 3! +... + 1 n! ). Bebizonyítható, és az alkalmazásokban gyakran szükséges, hogy ha egy b n sorozat olyan, hogy b n, akkor lim n (1 + 1 ) bn = e. b n 1 mft kamatoztatása 100 % kamattal 1 év alatt: Egy éves tőkésítésnél: 2 mft Féléves tőkésítésnél: (1 + 1 2 )2 =2,25 mft Negyedévesnél: (1 + 1 4 )4 2,44 mft Havi tőkésítésnél: (1 + 1 12 )12 2,61 mft

1 )n = a e v/n-es to ke sı te sne l: (1 + n n

Bernoulli egyenlőtlenség: Álĺıtás. Bármely n N és h 1 esetén teljesül a egyenlőtlenség. (1 + h) n 1 + nh Bizonyítás. A bizonyítást n szerinti teljes indukcióval végezzük. n = 1 esetén nyilván teljesül az álĺıtás. Tegyük fel, hogy igaz valamely n-re: (1 + h) n 1 + nh. 1 + h 0, ezért vele szorozva az egyenlőtlenséget, kapjuk, hogy (1 + h) n+1 (1 + nh)(1 + h) = 1 + (n + 1)h + nh 2 1 + (n + 1)h. Tehát n + 1 esetén is teljesül az álĺıtás.