方企勤 第一章 分析基础 第12题

教材习题

📝 题目

例 12 设 $f\left( x\right)$ 在(a, b)内无上界. 求证:

$$ \exists \left\{ {x}_{n}\right\} ,\;{x}_{n} \in \left( {a,b}\right) \;\left( {n = 1,2,\cdots }\right) , $$

使得

$$ \mathop{\lim }\limits_{{n \rightarrow \infty }}f\left( {x}_{n}\right) = + \infty $$

💡 答案解析

证 由于 $f\left( x\right)$ 在(a, b)内无上界,

对 $1 > 0$ ,因为 1 不是上界,所以 $\exists {x}_{1} \in \left( {a,b}\right)$ ,使得 $f\left( {x}_{1}\right) > 1$ ;

对 $2 > 0$ ,因为 2 不是上界,所以 $\exists {x}_{1} \in \left( {a,b}\right)$ ,使得 $f\left( {x}_{2}\right) > 2$ ;

对 $3 > 0$ ,因为 3 不是上界,所以 $\exists {x}_{1} \in \left( {a,b}\right)$ ,使得 $f\left( {x}_{3}\right) > 3$ ;

$\vdots$

对 $n > 0$ ,因为 $n$ 不是上界,所以 $\exists {x}_{n} \in \left( {a,b}\right)$ ,使得 $f\left( {x}_{n}\right) > n$ ;

$\vdots$

依此下去,产生一序列 $\left\{ {x}_{n}\right\} ,{x}_{n} \in \left( {a,b}\right)$ . 由 $f\left( {x}_{n}\right) > n$ 及广义极限不等式知 $\mathop{\lim }\limits_{{n \rightarrow \infty }}f\left( {x}_{n}\right) = + \infty$ .

\subsubsection{五、序列极限与函数极限的关系}

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:利用无上界定义构造点列
由于f(x)在(a,b)内无上界,对于任意正整数n,n不是f(x)的上界,因此存在x_n∈(a,b)使得f(x_n)>n。
公式:∀n∈ℕ, ∃x_n∈(a,b): f(x_n)>n
提示:注意构造时每个n对应一个x_n,且x_n可能不同。
步骤 2/2
目标:证明极限为+∞
由构造知f(x_n)>n,根据广义极限的定义,当n→∞时,f(x_n)→+∞。
公式:lim_{n→∞} f(x_n)=+∞
提示:利用不等式f(x_n)>n,结合极限定义即可。

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