Ciagi liczbowe wykład 4

Podobne dokumenty
Ciągi liczbowe wykład 3

Ciągi liczbowe wykład 3

Wykład 8. Informatyka Stosowana. 26 listopada 2018 Magdalena Alama-Bućko. Informatyka Stosowana Wykład , M.A-B 1 / 31

a 1, a 2, a 3,..., a n,...

Wykłady 11 i 12: Całka oznaczona

Wykład 7. Informatyka Stosowana. 21 listopada Informatyka Stosowana Wykład 7 21 listopada / 27

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 3

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 3

7. CIĄGI. WYKŁAD 5. Przykłady :

Pojęcie szeregu nieskończonego:zastosowania do rachunku prawdopodobieństwa wykład 1

Matematyka. Justyna Winnicka. Na podstawie podręcznika Matematyka. e-book M. Dędys, S. Dorosiewicza, M. Ekes, J. Kłopotowskiego.

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 2

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Analiza matematyczna. 1. Ciągi

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

Pochodna funkcji: definicja, podstawowe własności wykład 6

Pochodna funkcji: zastosowania przyrodnicze wykłady 7 i 8

Czym jest ciąg? a 1, a 2, lub. (a n ), n = 1,2,

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 6.

Finanse i Rachunkowość studia niestacjonarne Wprowadzenie do teorii ciągów liczbowych (treść wykładu z 21 grudnia 2014)

ZADANIE 1 Ciag (a n ), gdzie n 1, jest rosnacym ciagiem geometrycznym. Wyznacz wartość największa 2xa 6 a 2 a 4 a 3 x 2 a 3 a 6. ZADANIE 2 ZADANIE 3

Modelowanie wybranych pojęć matematycznych. semestr letni, 2016/2017 Wykład 10 Własności funkcji cd.

Pojęcie funkcji. Funkcja liniowa

Przykładami ciągów, które Czytelnik dobrze zna (a jeśli nie, to niniejszym poznaje), jest ciąg arytmetyczny:

Zmienne losowe. dr Mariusz Grzadziel. rok akademicki 2016/2017 semestr letni. Katedra Matematyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

jest ciągiem elementów z przestrzeni B(R, R)

Zbiory ograniczone i kresy zbiorów

S n = a 1 1 qn,gdyq 1

Szeregi liczbowe. Szeregi liczbowe i ich kryteria zbieżności. Małgorzata Wyrwas. Katedra Matematyki Wydział Informatyki Politechnika Białostocka

Blok V: Ciągi. Różniczkowanie i całkowanie. c) c n = 1 ( 1)n n. d) a n = 1 3, a n+1 = 3 n a n. e) a 1 = 1, a n+1 = a n + ( 1) n

Notatki z Analizy Matematycznej 2. Jacek M. Jędrzejewski

Dlaczego nie wystarczają liczby wymierne

Matematyka ZLic - 2. Granica ciągu, granica funkcji. Ciągłość funkcji, własności funkcji ciągłych.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Krzysztof Rykaczewski. Szeregi

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Funkcje, ich granice i ciągłość

Analiza matematyczna i algebra liniowa Wprowadzenie Ciągi liczbowe

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 12

Matematyka rozszerzona matura 2017

E-learning - matematyka - poziom rozszerzony. Funkcja wykładnicza. Materiały merytoryczne do kursu

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

Ciągi. Granica ciągu i granica funkcji.

(x 1), 3 log 8. b) Oblicz, ile boków ma wielokat wypukły, w którym liczba przekatnych jest pięć razy większa od liczby boków.

Zbiory liczbowe i funkcje wykład 1

Pochodna funkcji: definicja, podstawowe własności wykład 5

Tematyka do egzaminu ustnego z matematyki. 3 semestr LO dla dorosłych

Granice ciągów liczbowych

14a. Analiza zmiennych dyskretnych: ciągi liczbowe

Suma dziewięciu poczatkowych wyrazów ciagu arytmetycznego wynosi 18, a suma siedmiu poczatkowych

Iteracyjne rozwiązywanie równań

MATEMATYKA Z PLUSEM DLA KLASY VII W KONTEKŚCIE WYMAGAŃ PODSTAWY PROGRAMOWEJ. programowej dla klas IV-VI. programowej dla klas IV-VI.

Wykład 13. Podstawowe pojęcia rachunku prawdopodobieństwa

Pojęcie funkcji. Funkcje: liniowa, logarytmiczna, wykładnicza

Granica funkcji wykład 4

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

SZEREGI LICZBOWE I FUNKCYJNE

Ciągi liczbowe. Zbigniew Koza. Wydział Fizyki i Astronomii

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY 7SP. V. Obliczenia procentowe. Uczeń: 1) przedstawia część wielkości jako procent tej wielkości;

Granica funkcji wykład 5

Funkcja wykładnicza kilka dopowiedzeń

Funkcje wielu zmiennych (wykład 14; )

Definicja odwzorowania ciągłego i niektóre przykłady

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Wykład 2: Szeregi Fouriera

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Wymagania edukacyjne z matematyki dla zasadniczej szkoły zawodowej na poszczególne oceny

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Prawa wielkich liczb, centralne twierdzenia graniczne

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

granicą ciągu funkcyjnego (f n ) n N W symbolicznym zapicie fakt, że f jest granicą ciągu funkcyjnego (f n ) n N możemy wyrazić następująco: ε>0 N N

Matematyka, kl. 6. Konieczne umiejętności

Obóz Naukowy Olimpiady Matematycznej Gimnazjalistów

020 Liczby rzeczywiste

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Algebra WYKŁAD 3 ALGEBRA 1

Ciąg monotoniczny. Autorzy: Katarzyna Korbel

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

1 Liczby rzeczywiste. 1.1 Dlaczego nie wystarczają liczby wymierne

Rozdział 4. Ciągi nieskończone. 4.1 Ciągi nieskończone

Jarosław Wróblewski Matematyka Elementarna, lato 2012/13. Czwartek 28 marca zaczynamy od omówienia zadań z kolokwium nr 1.

TEMATY JEDNOSTEK METODYCZNYCH

Zapisujemy to symbolicznie jako równość:. Mówimy też, że ciąg posiada granicę niewłaściwą (równą nieskończoności).

E-learning - matematyka - poziom rozszerzony. Granice ciągów. Materiały merytoryczne do kursu

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY 25 SIERPNIA Godzina rozpoczęcia: 9:00. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50

Wykłady z Matematyki stosowanej w inżynierii środowiska, II sem. 2. CAŁKA PODWÓJNA Całka podwójna po prostokącie

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Rozdział 5. Szeregi liczbowe. 5.1 Szeregi liczbowe. Definicja sumy częściowej ciągu. Niech dany będzie ciąg liczbowy (a n ) n=1.

Granica funkcji wykład 4

Notatki z Analizy Matematycznej 1. Jacek M. Jędrzejewski

MATEMATYKA WYKAZ UMIEJĘTNOŚCI WYMAGANYCH NA POSZCZEGÓLNE OCENY DLA KLASY PIERWSZEJ

Próbny egzamin maturalny z matematyki Poziom rozszerzony

ROZKŁAD MATERIAŁU Z MATEMATYKI DO KLASY IV (4 godz. tygodniowo) NA ROK SZKOLNY 2002/2003 WG PROGRAMU MATEMATYKA Z PLUSEM DKW /99

Matematyka z plusem Klasa IV

Uniwersyteckie Koło Matematyczne - Tajemnicza liczba e.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Analiza matematyczna Analiza zmiennych dyskretnych: ciągi i szeregi liczbowe

O liczbach niewymiernych

Transkrypt:

Ciagi liczbowe wykład 4 dr Mariusz Grzadziel Katedra Matematyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu semestr zimowy, r. akad. 2016/2017

Definicja (ciagu liczbowego) Ciagiem liczbowym nazywamy funkcję odwzorowujac a zbiór liczb naturalnych w zbiór liczb rzeczywistych. Wartość tej funkcji dla liczby naturalnej n nazywamy n-tym wyrazem ciagu i oznaczamy przez a n, b n itp. Ciagi o takich wyrazach oznaczamy odpowiednio przez (a n ), (b n ) itp. Zbiór wyrazów ciagu (a n ) oznaczamy przez {a n }. Uwaga 1 Niektórzy autorzy definiujemy ciag jako funkcję określona na dowolnym podzbiorze liczb naturalnych. Uwaga 2 W ksiażce D. Wrzoska ciag o wyrazach a n, n N oznaczany jest przez {a n } n=1.

Sposoby określania ciagu Ciagi liczbowe możemy określać: (i) wzorem: np. a n = 3 n. (ii) opisowo a n n-ta cyfra po przecinku w rozwinięciu dziesiętnym liczby π; (iii) rekurencyjnie: wyraz (n + 1) szy jest określony jako funkcja poczatkowych n wyrazu ciagu; np. ciag arytmetyczny (a n ), którego pierwszy wyraz jest równy 1 i różnica r jest równa 2, może być określony rekurencyjnie w następujacy sposób: por. [Wrz08, str. 109]. a 1 = 1, a n+1 = a n + 2

Ciag geometryczny Definicja Ciag (a n ) określony przez a 1 = a, a n+1 = qa n, gdzie a i q sa danymi liczbami rzeczywistymi, nazywamy ciagiem geometrycznym o pierwszym wyrazie a i ilorazie q. Przykład W chwili t = 1 liczebność populacji bakterii wynosi 1000. Po upływie czasu T liczebność populacji bakterii się podwaja. Przyjmujac T za jednostkę pomiaru czasu liczebność populacji a n w chwili t = n można określić wzorem: a 1 = 1000; a n+1 = 2a n.

Definicja Ciag (a n ) jest ograniczony z dołu, jeżeli zbiór {a n } jest ograniczony z dołu, tj. istnieje m R takie, że dla każdego n N a n m. Definicja (ciagu ograniczonego z góry) Ciag (a n ) jest ograniczony z góry, jeżeli zbiór {a n } jest ograniczony z góry, tj. istnieje M R takie, że dla każdego n N a n M.

Przykład Ciag b n = jest np. 1. n n+3 jest ograniczony z góry- ograniczeniem górnym Definicja (ciagu ograniczonego) Ciag (a n ) jest ograniczony, jeżeli zbiór {a n } jest ograniczony, tj. ma zarówno ograniczenie dolne jak i górne. Przykład Ciag a n = n n 2 + 1 jest ograniczony. Ograniczeniem dolnym jest np. 0 a ograniczeniem górnym np. 1.

Definicja Ciag (a n ) jest rosnacy, jeżeli a 1 < a 2 < a 3 <..., tzn. dla każdego n N a n < a n+1. Analogicznie definiujemy ciag niemalejacy: Definicja Ciag (a n ) jest niemalejacy, jeżeli a 1 a 2 a 3..., tzn. dla każdego n N a n a n+1. Uwaga. Analogicznie definiuje się ciag malejacy i nierosnacy. Ciag nazywamy monotonicznym, jeżeli jest nierosnacy lub niemalejacy.

Pojęcie granicy ciagu Rozważmy ciag (a n ) określony przez a n = 1 n. Dla dowolnego ε > 0 wszystkie, z wyjatkiem co najwyżej skończonej liczby, wyrazy tego ciagu należa do epsilonowego otoczenia zera (0 ε, 0 + ε). Zamiast wszystkie z wyjatkiem co najwyżej skończonej liczby będziemy często pisać prawie wszystkie. Definicja (słowne określenie granicy właściwej ciagu) Ciag (a n ) jest zbieżny do granicy właściwej a R, jeśli w dowolnym otoczeniu epsilonowym a znajduja się prawie wszystkie wyrazy tego ciagu.

Pojęcie granicy ciagu c.d. Definicja (granicy właściwej ciagu) Ciag (a n ) jest zbieżny do granicy właściwej a R, co zapisujemy lim a n = a, n wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdego ε > 0 istnieje n 0 N takie, że dla każdego n naturalnego większego niż n 0 Równość a n a < ε. lim a n = a n często jest zapisywana krócej: lim a n = a lub a n a.

Granica ciagu przykład Zadanie. Korzystajac z definicji granicy uzasadnij, że 1 lim n n = 0. Rozw. Mamy pokazać, że dla każdego ε > 0 istnieje n 0 N takie,że dla n > n 0 1 n 0 < ε. Niech ε będzie dowolna liczba dodatnia. Musimy znaleźć liczbę n 0 N taka, że dla każdego n > n 0 będzie spełniona nierówność 1 n 0 < ε. Mamy 1 n 0 = 1 n < ε wtedy i tylko wtedy, gdy n > 1 ε. Zatem za n 0 można przyjać dowolna liczbę naturalna większa niż 1 ε.

Granica zastosowania geometryczne Problem. Chcemy obliczyć pole s figury S ograniczonej prosta y = 0, prosta x = 1 i wykresem funkcji f (x) = x 2. Rozwiazanie przybliżone. Dzielimy odcinek [0, 1] na n odcinków o równej długości: [ 0, 1 ) [ 1, n n, 2 ) [ ] n 1,..., n n, 1. Suma pól prostokatów, których podstawy sa równe tym odcinkom a wysokości kwadratom ich lewych końców, oznaczana przez s n, jest sensownym przybliżeniem pola figury S. Pole figury S można zdefiniować jako lim n s n.

x^2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x Rysunek: Przybliżony sposób obliczania pola figury S

Przykład geometryczny c.d. Mamy n [ 1 ( k 1 ) 2 ] s n = n = 1 (n 1)n(2n 1) n n 3 ; 6 k=1 wykorzystaliśmy równość: 1 2 + 2 2 +... + n 2 = n(n + 1)(2n + 1). 6 Obliczenie granicy ci agu (s n ) bezpośrednio z definicji raczej trudne.

Twierdzenie (o arytmetyce granic ciagów) Jeżeli ciag (a n ) jest zbieżny do granicy właściwej a oraz ciag (b n ) jest zbieżny do granicy właściwej b, to lim n + b n ) n = a + b, (1) lim n b n ) n = a b, (2) lim n) n = ca, gdzie c R, (3) lim nb n ) n = ab, (4) lim n a n b n = a/b, o ile b 0, (5)

Przykład geometryczny c.d. Korzystajac z twierdzenia o arytmetyce granic ciagów możemy obliczyć granicę ciagu (s n ) : lim s 1 (n 1)n(2n 1) n = lim n n n 3 = (6) 6 (n 1)n(2n 1) (n 1)(2n 1) = lim n 6n 3 = lim n 6n 2 = (7) = lim n 2n 2 3n + 1 6n 2 = (8) 2n 2 = lim n 6n 2 lim n = 1 3 lim n 1 2n + lim n 3n 6n 2 + lim n 1 6n 2 = (9) 1 6n 2 = 1 3. (10) Przy obliczeniach zostało wykorzystane Twierdzenie o arytmetyce granic ciagów.

Liczba e Rozważmy ciag e n = ( 1 + 1 n ) n. Można sprawdzić, że: e 1 = 2; e 2 = 2,25; e 10 = 2,594; e 100 = 2,705. Fakt. Można pokazać, że ciag (e n ) jest rosnacy. Fakt. Dla każdego n zachodzi e n 3. Z powyższych faktów, oraz z twierdzenia, które mówi, że ciag rosnacy i ograniczony z góry jest zbieżny (por. G. Fichtenholz, rachunek różniczkowy i całkowy, t.1, rozdz. 34), wynika, że Twierdzenie Ciag jest zbieżny. e n = ( 1 + 1 ) n n

Granicę tego ciagu będziemy oznaczać przez e (od matematyka szwajcarskiego L. Eulera (1707-1783)): ( e = lim 1 + 1 ) n. n n Liczba e z dokładnościa do 10 cyfr po przecinku jest równa 2,7182818285.