同济高数 第1章 第1-5-6题

教材习题

📝 题目

6.设有收敛数列 $\left\{x_{n}\right\}$ 和 $\left\{y_{n}\right\}$ ,若从某项起,有

$$ x_{n} \geqslant y_{n} \quad\left(n \geqslant N, N \in \mathbf{N}_{+}\right), $$

且 $\lim _{n \rightarrow \infty} x_{n}=A, \lim _{n \rightarrow \infty} y_{n}=B$ ,证明:$A \geqslant B$ .

💡 答案解析

[AI解答]

[AI解答]

**证明**: 已知数列 $\{x_n\}$ 和 $\{y_n\}$ 均收敛,且存在正整数 $N$,使得当 $n \ge N$ 时,有 $$ x_n \ge y_n. $$ 设 $$ \lim_{n \to \infty} x_n = A, \quad \lim_{n \to \infty} y_n = B. $$ 要证明 $A \ge B$。

采用反证法。假设 $A < B$,则令 $$ \varepsilon = \frac{B - A}{2} > 0. $$ 由极限定义: - 对上述 $\varepsilon$,存在 $N_1$,当 $n > N_1$ 时,有 $$ |x_n - A| < \varepsilon \quad \Rightarrow \quad x_n < A + \varepsilon = A + \frac{B - A}{2} = \frac{A + B}{2}. $$ - 同样,存在 $N_2$,当 $n > N_2$ 时,有 $$ |y_n - B| < \varepsilon \quad \Rightarrow \quad y_n > B - \varepsilon = B - \frac{B - A}{2} = \frac{A + B}{2}. $$

取 $n > \max\{N, N_1, N_2\}$,则同时有 $$ x_n < \frac{A + B}{2} < y_n, $$ 这与已知条件 $x_n \ge y_n$ 矛盾。 因此假设不成立,故必有 $A \ge B$。

**难度评级**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:明确已知条件和待证结论
已知数列 {x_n} 和 {y_n} 收敛,极限分别为 A 和 B,且存在正整数 N,当 n ≥ N 时,x_n ≥ y_n。要证明 A ≥ B。
提示:注意条件中的“从某项起”意味着存在一个 N,之后所有项都满足不等式。
步骤 2/5
目标:采用反证法,假设 A < B
假设 A < B,则令 ε = (B - A)/2 > 0。
公式:ε = (B - A)/2
提示:反证法是处理这类不等式问题的常用方法。
步骤 3/5
目标:利用极限定义得到不等式
由 lim x_n = A,存在 N1,当 n > N1 时,|x_n - A| < ε,从而 x_n < A + ε = (A+B)/2。由 lim y_n = B,存在 N2,当 n > N2 时,|y_n - B| < ε,从而 y_n > B - ε = (A+B)/2。
公式:x_n < (A+B)/2, y_n > (A+B)/2
提示:注意极限定义中 ε 的取法,确保得到严格不等式。
步骤 4/5
目标:导出矛盾
取 n > max{N, N1, N2},则同时有 x_n < (A+B)/2 < y_n,这与已知条件 x_n ≥ y_n 矛盾。
提示:n 必须大于所有下标界限,以保证所有不等式同时成立。
步骤 5/5
目标:得出结论
因此假设不成立,故必有 A ≥ B。
提示:反证法完成证明。

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