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

Hasonló dokumentumok
Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

Matematika I. 9. előadás

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

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

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

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

Gyakorló feladatok II.

Kalkulus I. Első zárthelyi dolgozat szeptember 16. MINTA. és q = k 2. k 2. = k 1l 2 k 2 l 1. l 1 l n 6n + 8

1 n. 8abc (a + b) (b + c) (a + c) 8 27 (a + b + c)3. (1 a) 5 (1 + a)(1 + 2a) n + 1

min{k R K fels korlátja H-nak} a A : a ξ : ξ fels korlát A legkisebb fels korlát is:

ANALÍZIS I. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

2. fejezet. Számsorozatok, számsorok

Sorozatok október 15. Határozza meg a következ sorozatok határértékeit!

A tárgy címe: ANALÍZIS 1 A-B-C (2+2). 1. gyakorlat

Nevezetes sorozat-határértékek

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

Lajkó Károly Kalkulus I. példatár mobidiák könyvtár

I. rész. Valós számok

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

ANALÍZIS I. DEFINÍCIÓK, TÉTELEK

Határértékszámítás. 1 Határátmenet Tétel. (Nevezetes sorozatok) (a) n, n 2,... n α (α > 0), 1 n 0, 1. 0 (α > 0), (b) n 2 0,... 1.

(d) x 6 3x 2 2 = 0, (e) x + x 2 = 1 x, (f) 2x x 1 = 8, 2(x 1) a 1

Sorozatok. [a sorozat szigorúan monoton nő] (b) a n = n+3. [a sorozat szigorúan monoton csökken] (c) B a n = n+7

6. Számsorozat fogalma és tulajdonságai

1 h. 3. Hogyan szól a számtani és a mértani közép közötti összefüggést kifejező tétel?

1. gyakorlat - Végtelen sorok

A függvénysorozatok olyanok, mint a valós számsorozatok, csak éppen a tagjai nem valós számok,

Kalkulus szigorlati tételsor Számítástechnika-technika szak, II. évfolyam, 2. félév

Analízis feladatgy jtemény II.

2.1. A sorozat fogalma, megadása és ábrázolása

Határértékszámítás. (szerkesztés alatt) Dr. Toledo Rodolfo április A határátmenet és a műveletek 12

Analízis I. gyakorlat

NUMERIKUS SOROK II. Ebben a részben kizárólag a konvergencia vizsgálatával foglalkozunk.

Numerikus sorok. Kónya Ilona. VIK, Műszaki Informatika ANALÍZIS (1) Oktatási segédanyag

ANALÍZIS 1. I. VIZSGA január 11. Mérnök informatikus szak α-variáns Munkaidő: 90 perc., vagyis z 2 1p = i 1p = ( cos 3π 2 2

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

Bevezető analízis II. példatár

Számsorozatok. 1. Alapfeladatok december 22. sorozat határértékét, ha. 1. Feladat: Határozzuk meg az a n = 3n2 + 7n 5n létezik.

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

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

Függvényhatárérték-számítás

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

A primitív függvény létezése. Kitűzött feladatok. határérték, és F az f egy olyan primitívje, amelyre F(0) = 0. Bizonyítsd be,

(a n A) 0 < ε. A két definícióbeli feltétel ugyanazt jelenti (az egyenlőtlenség mindkettőben a n A < ε), ezért a n A a n A 0.

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

( a b)( c d) 2 ab2 cd 2 abcd 2 Egyenlőség akkor és csak akkor áll fenn

Kalkulus II., második házi feladat

Függvények határértéke 69. III. Függvények határértéke

Végtelen sorok. (szerkesztés alatt) Dr. Toledo Rodolfo március Mértani és teleszkopikus sorok 8

Debreceni Egyetem. Kalkulus példatár. Gselmann Eszter

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

Feladatok valós számsorozatokkal és sorokkal. 1.Feladatok valós számsorozatokkal

A G miatt (3tagra) Az egyenlőtlenségek két végét továbbvizsgálva, ha mindkét oldalt hatványozzuk:

FELADATOK A KALKULUS C. TÁRGYHOZ

A1 Analízis minimumkérdések szóbelire 2014

MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA)

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

SOROK Feladatok és megoldások 1. Numerikus sorok

Sorozatok A.: Sorozatok általában

V. Deriválható függvények

1. feladatlap megoldása. Analízis II. 1. Vizsgálja meg az alábbi sorokat konvergencia szempontjából! a) n 2 n = 1 1X 1

Diszkrét matematika II., 3. előadás. Komplex számok

2. gyakorlat - Hatványsorok és Taylor-sorok

f(n) n x g(n), n x π 2 6 n, σ(n) n x

Debreceni Egyetem, Közgazdaság- és Gazdaságtudományi Kar. Feladatok a Gazdasági matematika I. tárgy gyakorlataihoz. Halmazelmélet

BSc Analízis I. előadásjegyzet

Végtelen sorok konvergencia kritériumai

A valós számok halmaza

Sorozatok. 1. Vizsgálja meg az alábbi sorozatokat monotonitás szempontjából!(indoklással, nem elegendő a sorozat. (a) a n = n+1

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

Andai Attila: november 13.

1. Gyökvonás komplex számból

Prímszámok a Fibonacci sorozatban

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

Sorok és hatványsorok vizsgálata Abel nyomán

Analízis I. Vizsgatételsor

SZÁMELMÉLET. Vasile Berinde, Filippo Spagnolo

3.4. gyakorlat. Matematika B1X február 1819.

Algebrai egyenlőtlenségek versenyeken Dr. Kiss Géza, Budapest

megoldásvázlatok Kalkulus gyakorlat Fizika BSc I/1, 1. feladatsor 1. Rajzoljuk le a számegyenesen az alábbi halmazokat!

10.M ALGEBRA < <

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

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

Taylor-sorok alkalmazása numerikus sorok vizsgálatára

Egy lehetséges tételsor megoldásokkal

1. Adatok közelítése. Bevezetés. 1-1 A közelítő függvény

1. A KOMPLEX SZÁMTEST A természetes, az egész, a racionális és a valós számok ismeretét feltételezzük:

Sorozatok és Sorozatok és / 18

Matematika A1 vizsga elméleti kérdések

Lineáris kódok. u esetén u oszlopvektor, u T ( n, k ) május 31. Hibajavító kódok 2. 1

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

Komplex számok (el adásvázlat, február 12.) Maróti Miklós

1 k < n(1 + log n) C 1n log n, d n. (1 1 r k + 1 ) = 1. = 0 és lim. lim n. f(n) < C 3

4. Test feletti egyhatározatlanú polinomok. Klasszikus algebra előadás NE KEVERJÜK A POLINOMOT A POLINOMFÜGGVÉNNYEL!!!

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

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Metrikus terek. továbbra is.

GRUBER TIBOR. ANALÍZIS III. Folytonosság

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar

Minta JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI 2. FELADATSORHOZ

Átírás:

3. SOROZATOK 3. Sorozatok korlátossága, mootoitása, kovergeciája Defiíció. Egy f : N R függvéyt valós szám)sorozatak evezük. Ha A egy adott halmaz és f : N A, akkor f-et A-beli értékű) sorozatak evezzük. Jelöléseik: f) = a a sorozat -edik eleme, f = a ) a sorozat maga, { a : N } a sorozat értékkészlete. Sorozat megadása: képlettel pl. a = N), rekurzív módo pl. a =, és a + = 2 + a szabállyal pl. a = -edik prímszám. Defiíciók. Az a ) sorozatot felülről korlátosak alulról korlátosak N), evezzük, ha értékészlete felülről korlátos alulról korlátos. Azaz Az a ) sorozatot evezzük, hogy felülről korlátosak alulról korlátosak evezzük, ha k R k R N) a k N) a k. szám, melyet a sorozat egy felső korlátjáak felső korlátjáak Az a ) sorozatot korlátosak evezzük, ha alulról és felülről is korlátos. Köyű beláti, hogy egy a sorozat akkor és csakis akkor korlátos, ha va olya K R hogy a K mide N-re. Az a ) sorozatot Az a ) sorozatot mooto övekvőek mooto csökkeőek evezzük, ha N) a + a N) a + a. szigorúa mooto övekvőek szigorúa mooto csökkeőek evezzük, ha N) a + > a N) a + < a. Egy sorozatot szigorúa) mootoak moduk, ha szigorúa) mooto övekvő vagy csökkeő. Példa. Legye a := N). Ez a sorozat alulról korlátos pl. k = 0 alsó korlát), és felülről is korlátos pl. k = felső korlát), így korlátos. Sorozatuk szigorúa mooto csökkeő. Az is igaz, hogy övekedésével a egyre közelebb kerül 0-hoz jóllehet soha sem éri el a 0-t). Potosabba, 0 akármilye kis köryezetét vesszük, azo belül va a sorozatak véges sok kivételével mide eleme. Defiíciók. Az a ) sorozatot kovergesek evezzük, ha va olya a R szám, hogy bármely ε > 0-hoz létezik olya Nε) R szám, hogy a a < ε ha > Nε). A a számot a sorozat határérték éek limeszéek) evezzük és az a a ) vagy lim a = a jelölést haszáljuk. Nε) az ε-hoz tartozó küszöbszám. Az a ) sorozatot divergesek evezzük, ha em koverges.

2 Állítás. [a kovergecia köryezetes átfogalmazása] Az a ) sorozat koverges és határértéke a akkor és csakis akkor, ha az a pot bármely köryezeté kívül a sorozatak csak véges sok eleme va. Bizoyítás. Ha a a ), akkor mide ε > eseté va olya Nε), hogy a a < ε ha > Nε), ami úgy is írható, hogy a ε < a < a + ε, azaz a Ka, ε) ha > Nε). De ez azt jeleti, hogy a Ka, ε) köryezete belül vaak az Nε)-él agyobb idexű elemek, míg kívül csak az Nε)-él em agyobb idexűek lehetek, melyek száma éges. Fordítva, ha mide ε > 0 eseté a Ka, ε) köryezete kívül csak véges sok elem va, pl. a p darab a k, a k2,..., a kp elemek, akkor Nε) := max{k, k 2,..., k p } választással a a < ε ha > Nε), azaz sorozatuk koverges és határértéke a. Következméy. Ha egy sorozatba véges sok elemet teszőlegese megváltoztatuk, a sorozatból véges sok elemet elhagyuk, a sorozathoz véges sok elemet hozzáveszük, akkor sem a sorozat kovergeciája és határértéke divergeciája) em változik. Állítás. [a határérték egyértelműsége] Koverges sorozatak potosa egy határértéke va. Idirekt bizoyítás. Ha az a a ) sorozatak két határértéke vola, a, ba < b) akkor ε = b a 3 választással a defiícióból elletmodásra jutuk. Példák. a = N) koverges és határértéke ulla. a = ) N) diverges. Tétel. [kovergecia és korlátosság kapcsolata] Koverges sorozat korlátos. Va olya korlátos sorozat mely diverges em koverges). Bizoyítás. ε = -gyel kapjuk, hogy a a < ha > N). Világos, hogy a sorozat felső korlátja, míg a sorozat alsó korlátja. a = ) N) korlátos de em koverges. k := max{a +, és a Ka, ) köryezete kívüli elemek } k := mi{a, és a Ka, ) köryezete kívüli elemek } Tétel. [kovergecia és mootoitás kapcsolata] Mooto Bizoyítás. Tegyük fel pl. hogy a ) övekvő felülről korlátos, és legye a := sup{ a : N }. övekvő és felülről korlátos sorozat koverges. csökkeő és alulról Véve egy ε > 0 számot a ε em felső korlátja a sorozatak, így va olya 0 N idex, hogy a 0 > a ε. Legye Nε) := 0, akkor > Nε) = 0 eseté és ezt kellett bizoyítai. a ε < a 0 a a < a + ε azaz a a < ε

3 3.2 Műveletek, redezés és kovergecia kapcsolata Defiíciók. Ha a ), b ) sorozatok c R, akkor az a + b ),, a b ), a b ), ca ), a ) sorozatokat redre az a ), b ) sorozatok összegéek, szorzatáak, háyadosáak, az a ) c-szereséek, abszolút értékéek evezzük. A háyados defiíciójába fel kell teük, hogy b 0. Tétel. [kovergecia és műveletek kapcsolata] Koverges sorozatok összege, szorzata, háyadosa ha értelmezve va), kostasszorosa, abszolút értéke is koverges, és e sorozatok határértékeiek összegéhez, szorzatához, háyadosához, kostasszorosához, abszolút értékéhez kovergál, azaz ha a a, b b ) akkor a + b a + b ), a b ab ), a a b b ), ha b, b 0, ca ca ), a a ). Bizoyítás. Itt csak az első állítást igazoljuk. Tetszőleges ε > 0 mellett a a < ε ε 2 ha > N, és b b < 2) ε ε 2 ha > N 2, 2) amiből a + b ) a + b) < a a + b b < ε 2 + ε { ε ) ε )} 2 = ε ha > Nε) := max N, N 2 2 és ezt kellett igazoli. Tétel. [kovergecia és a redezés kapcsolata] ) Koverges sorozat jeltartó, azaz ha a a 0 ), akkor va olya 0 R, hogy sg a = sg a ha > 0. 2) A kovergecia megőrzi a mootoitást, azaz ha a b N) és a a, b b )), akkor a b. 3) Érvéyes a redőrtétel, azaz ha a a, b a ) és a x b N), akkor x ) is koverges és x a, ). Az első állításba sg a sigum előjel) függvéyt jelöli, melyek defiíciója ha x > 0 sg x := 0 ha x = 0. ha x < 0 Bizoyítás. Az első állítás igazolásához legye ε = a /2, akkor a a < a /2 ha > 0 := N a /2). Ie a a /2 < a < a + a /2 ha > 0 amiből a > 0 ill. a < 0 esetszétválasztással adódik állításuk. A második állítást idirekt úto igazoljuk. Ha a > b vola, akkor a b > 0 így a jeltartóság miatt a b > 0 vola elég agy -re, ami elletmodás. A redőrtétel igazolása. Az a x b N) feltételből a kivoásával kapjuk, hogy 0 x a b a vagy x a b a < ε ha > Nε) ami éppe azt jeleti, hogy x a 0 ) amiből x = x a ) + a ) + a = a ha.

4 3.3 Bővített valós számok, végtelehez tartó sorozatok Defiíció. Az R b := R {+ } { } halmazt a bővített valós számok halmazáak evezzük + helyett gyakra csupá -t íruk). Műveletek R b -be: bármely x R-re legye x + ± ) = ± ) + x = ± ± ) + ± ) = ± x± ) = ± )x = ± ha x > 0 x± ) = ± )x = ha x < 0 ± )± ) = + x ± = 0. Nicseek értelmezve az alábbiak: ± ) + ), ± ) ), 0± ), ± )0, ± ±, x 0. Redezés: mide x R eseté, a korábbi redezés megtartása mellett) < x < +. Megjegyzés. R b em test! A határérték fogalmáak kiterjesztése. Az a = ), a = ), a =, a = 2 N) valameyie diverges sorozatok, de közülük az első kettő másképpe viselkedik, mit az utolsó kettő: azok agy eseté -hez ill. -hez közeledek. Defiíció. Azt modjuk, hogy az a ) sorozatak a határértéke + bármely K R számhoz va olya NK) R, hogy a > K a < K ha > NK). + vagy a sorozat tart a -hez) ha Jelölése az első esetbe) a + ) vagy lim a =. Ha a ) akkor a sorozat diverges, de va határértéke. Ha a + köryezetei a ]K, + [ itervallumokat, a köryezetei a ], K[ itervallumokat értjük,ahol K R tetszőleges, akkor egyszerű beláti, hogy érvéyes az alábbi Állítás. Egy sorozat határértéke + vagy ) akkor és csakis akkor, ha + vagy ) bármely köryezeté kívül a sorozatak csak véges sok eleme va. Példák. Az a = N) sorozat határértéke +. Az a = 2 N) sorozat határértéke. Defiíció. Ha A R felülről em korlátos akkor sup A :=. Ha A R alulról em korlátos akkor if A :=.

5 Ezzel a kiegészítéssel mide A R halmazak va supremuma és ifimuma, de lehet hogy ezek végteleek azaz if A sup A +. Továbbá mide mooto sorozatak va határértéke R b -be): övekvő em korlátos sorozat tart + -hez, csökkeő em korlátos sorozat tart -hez. A határérték és műveletek kapcsolata is kiterjeszthető, az alábbi tétellel. Tétel. Ha a a, b b ) ahol most a, b R b, c R, akkor továbbá ha a akkor a + b a + b ), ha a + b értelmezve va, a b ab ), ha ab értelmezve va, a a b b ), ha b 0, és a értelmezve va, b ca ca ), ha ca értelmezve va, a 0 ). 3.4 Nevezetes határértékek Tétel. ) 2) 3) Ha a > 0, akkor + ha a > 0, a ha a = 0, ) 0 ha a < 0. 0 ha a <, a ha a =, + ha a >, ) diverges ha a. a ). 4) Ha a <, k R, akkor 5) ). k a 0 ). 6) Ha a R akkor a 0 ).! 7)! + ). 8) Az a = + ) N) sorozat szigorúa mooto övekvő és felülről korlátos, a < 3, így koverges. Határértéke egy evezetes szám, amit e-vel jelölük, közelitő értéke e = 2, 7... 9) Ha 0 c 0, akkor + c ) c e ).

6 Bizoyítások. ) Ha a = 0, akkor az állítás yilvávaló, mert 0 = mide N-re. Ha a > 0, akkor tetszőleges pozitív) K-t véve a > K potosa akkor, ha > K /a így defiíció alapjá a +. Ha a < 0, akkor a = a = 0, mivel most a > 0. + 2) A Beroulli egyelőtleség szerit + x) + x, ha N, x és itt egyelőség akkor, és csakis akkor teljesül, ha = vagy x = 0. Ha a > akkor a = + h, ahol h > 0, így a = + h) + h, a +. Legye most a <. Ha a = 0, akkor a = 0 = 0 0. Így feltehetjük, hogy 0 < a <, ezért a = a ) + = 0, amiből a 0. Ha a =, akkor a =. Ha a =, akkor a = ) diverges. Ha a <, akkor a 2 = a 2 ) + mivel a 2 >, és a 2 = a2 ) a, így sorozatuk diverges. 3) Ha a, akkor b := a 0, a Beroulli egyelőtleség alapjá kapjuk, hogy a = + b ) + b, amiből 0 b a. Ie a redőrtétellel adódik, hogy b 0, a. Ha 0 < a <, akkor a, az előzőek miatt a, a. 4) Ha k < 0, akkor a sorozat első és második téyezője is zérushoz tart, így a sorozat is. Ha k = 0 akkor a 2. Állítás miatt 0 a = a 0. Ha k > 0, akkor legye k 0 egy k-ál agyobb egész, és tegyük fel, hogy > k 0. Va olya h > 0, hogy a = + h, és 0 k a k0 + h) < k0 ). h k 0 + A jobboldali kifejezést övelhetjük... h k 0+ k 0 + )! )... k 0) = k 0 + )! h k 0+ k 0+ ) )... k 0 k0 ) 0, mivel a jobboldali szorzat második téyezőjéek evezőjébe az első k 0 db. téyező -hez tart, míg az utolsó + -hez. Ezért a redőrtétel miatt k a 0, és az abszolút érték elhagyásával kapott sorozat is ullához tart. 5) Legye ε > 0 adott, alkalmazzuk az előző állítást a =, k = -él, akkor + ε + ε) 0, amiből + ε) <, ha > N) = N ε). Ie átredezéssel, majd gyökvoással kapjuk, hogy azaz < + ε), ε < < + ε < ε ha > N ε)

7 bizoyítva állításukat. 6) Legye 0 egy a -él agyobb természetes szám, > 0, akkor 0 a! = a a =! 0! 0 + ) 0 + 2)... a 0! 0 + ) 0 = 0 + ) 0 0! ) a. 0 + A jobboldali sorozat 0-hoz tart, mivel a zárójeles tört abszolút értéke kisebb mit, így a redőrtétel miatt a! 0 es a! 0. 7) A sorozatuk szigorúa mooto övekvő, mert az! < + + )! egyelőtleség ekvivales az + ) < = + +... +! 2 egyelőtleséggel, ami igaz, mert a jobboldalo levő szorzat mide téyezője -él agyobb. Másrészt sorozatuk em korlátos felülről, ugyais ha az vola, akkor! K,! K, K! következe, ami em lehet, mert K 0 a 6. Állítás szerit.! 8) A mootoitás igazolása: ha > akkor + ) ) ) + + a = a + ) = ) = ) = 2 2 = ) 2 > ) 2 = ) =, ahol a Beroulli egyelőtleség szigorú változatát haszáltuk. A korlátosság igazolása: a biomiális tételt haszálva kapjuk, hogy a = + ) ) = k k. k=0 Az l l = 0,..., k ) egyelőtleséget haszálva az előző összeg általáos tagját felülről megbecsüljük: ) )... k + ) = k k k = ) 2 )... k )! k! k! = 2... k 2 2... 2 = 2 k. Ezt felhaszálva kapjuk, hogy a + 2 0 + 2 + 2 2 + + 2 = + /2) = + 2 /2 ) < 3. /2 9) Nem bizoyítjuk. )