Учитывая эти замечания, теорему Вейерштрасса можно также сформулировать следующим образом: если монотонная последовательность ограничена, то она сходится
Предел последовательности
Для исследования сходимости последовательности воспользуемся теоремой Вейерштрасса. Докажем, что эта последовательность возрастающая и ограниченная. Применяя формулу бинома Ньютона
,
где — биномиальные коэффициенты, которые вычисляются по формуле , получим
. (1)
Заметим, что . Тогда выражение (1) примет вид
. (2)
Аналогично получим выражение для элемента
. (3)
Сравним выражения (2) и (3). Правая часть выражения (2) содержит положительное слагаемое, а выражения (3) положительных слагаемых. Причем каждое слагаемое вида в выражении (2) меньше аналогичного слагаемого в формуле (3). Следовательно, , и рассматриваемая последовательность возрастающая.
Докажем теперь ограниченность данной последовательности. Прежде всего, заметим, что при . Следовательно, . Поскольку выражения вида меньше единицы при , то для справедливо неравенство
. (4)
Из выражения (2) и неравенства (4) следует неравенство
.
Используя формулу суммы членов геометрической прогрессии, имеем
.
Тогда . Следовательно, последовательность ограничена сверху. Заметим также, что из формулы (2) следует, что
.
Мы доказали, что последовательность ограничена сверху и возрастает. По теореме Вейерштрасса она имеет предел. Этот предел называют числом , то есть
.
Поскольку , то , следовательно, число заключено в пределах от 2 до 3. Более точно, число равно 2,718281828459045…
Поиск по сайту:
|