方企勤 第一章 分析基础 第3题

教材习题

📝 题目

例 3 求证:

(1) $\frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} \cdot \cdots \cdot \frac{{2n} - 1}{2n} < \frac{1}{\sqrt{{2n} + 1}}$ ;

(2) $\displaystyle{\mathop{\lim }\limits_{{n \rightarrow \infty }}\frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} \cdot \cdots \cdot \frac{{2n} - 1}{2n} = 0}$ .

💡 答案解析

证(1)令 ${x}_{n} = \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{4} \cdot \cdots \cdot \frac{{2n} - 1}{2n}$ . 注意到

$$ 0 < a < b \Rightarrow \frac{a}{b} < \frac{a + 1}{b + 1}, $$

$$ {x}_{n} < \frac{2}{3} \cdot \frac{4}{5} \cdot \cdots \cdot \frac{2n}{{2n} + 1} = \frac{1}{{x}_{n}} \cdot \frac{1}{{2n} + 1} $$

$$ \Rightarrow {x}_{n}^{2} < \frac{1}{{2n} + 1} \Rightarrow {x}_{n} < \frac{1}{\sqrt{{2n} + 1}}. $$

(2)由第(1)小题, $0 < {x}_{n} < \frac{1}{\sqrt{{2n} + 1}} < \frac{1}{\sqrt{n}}$ . 于是,对任给定 $\varepsilon > 0$ , 取 $N = \left\lbrack \frac{1}{{\varepsilon }^{2}}\right\rbrack + 1$ ,当 $n > N$ 时,便有 $0 < {x}_{n} < \frac{1}{\sqrt{N}} < \varepsilon$ . 所以 $\displaystyle{\mathop{\lim }\limits_{{n \rightarrow \infty }}{x}_{n} = 0}$ .

\subsubsection{二、用夹挤准则}

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:证明不等式 (1)
令 x_n = (1/2)*(3/4)*...*((2n-1)/(2n))。注意到对于 0
公式:x_n < 1/√(2n+1)
提示:利用不等式 a/b < (a+1)/(b+1) 构造放缩
步骤 2/2
目标:证明极限 (2)
由 (1) 知 0 < x_n < 1/√(2n+1) < 1/√n。对任意 ε>0,取 N = [1/ε^2] + 1,当 n > N 时,有 0 < x_n < 1/√N < ε,因此 lim_{n→∞} x_n = 0。
公式:0 < x_n < 1/√n
提示:使用夹挤准则,取 N 为 1/ε^2 的整数部分加 1

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