Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 13 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
13
Dung lượng
1,38 MB
Nội dung
II PHÂN LOẠI CÁC DẠNG TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ HẠNG TỔNG QUÁT 1.1 DỰ ĐOÁN SỐ HẠNG TỔNG QUÁT VÀ CHỨNG MINH BẰNG QUY NẠP Bài Tam giác mà đỉnh ba trung điểm ba cạnh tam giác ABC gọi tam giác trung bình tam giác ABC Xây dựng dãy tam giác A1 B1C1 , A2 B2C2 , A3 B3C3 , cho tam giác A1 B1C1 tam giác cạnh với số nguyên n 2, tam giác An BnCn tam giác trung bình tam giác An Bn 1Cn Với số nguyên dương n , kí hiệu rn tương ứng bán kính đường trịn ngoại tiếp tam giác An BnCn Chứng minh dãy số rn cấp số nhân Hãy xác định số hạng tổng quát cấp số nhân đó? Hướng dẫn giải 1 + rn cấp số nhân với công bội q số hạng đầu r1 + Số hạng tổng quát: rn 3.2n Bài Cho dãy số an xác định bởi: a1 1 an 1 an 2n với n 1 Xét dãy số bn mà: bn an 1 an với n 1 a Chứng minh dãy số bn cấp số cộng Hãy xác định số hạng đầu công sai cấp số cộng b Cho số nguyên dương N Hãy tính tổng N số hạng dãy số bn theo N Từ đó, suy số hạng tổng quát dãy số an Hướng dẫn giải a Từ giả thiết bn 2n bn cấp số cộng với số hạng đầu b1 1 công sai d 2 b + Tổng N số hạng đầu dãy bn là: S N N + Số hạng tổng quát dãy an là: an n 2n 1.2 DÃY SỐ CHO BỞI CÔNG THỨC TRUY HỒI Bài Cho dãy số (un ) xác định bởi: u1 4 * un 1 (un 2un ), n Tìm cơng thức số hạng tổng qt (un ) ? Hướng dẫn giải Đặt xn 2un xn2 1 2un , xn 0 un xn2 Thay vào giả thiết: xn21 1 xn2 2 * ( xn ) (3 xn 1 ) ( xn 4) xn 1 xn 4, n N , xn 0 Ta có 3xn 1 xn 4 3n 1 xn 1 3n xn 4.3n Đặt yn 3n.xn yn 1 yn 4.3n , n N * yn 1 y1 4(3n 3n 3) yn 1 y1 2.3n 1 Ta có x1 3 y1 9 yn 3 2.3n 1 , n N * un (3 n n ), n N * n 3 un , n * Bài Cho dãy số un xác định bởi: u1 1; un 1 2un Suy xn 2 Tìm cơng thức số hạng tổng quát un theo n Hướng dẫn giải * Ta có un 0, n Khi un 1 Với n * , đặt un 1 2 2un un 1 un v1 1; 1 vn 2, n * un Suy ra, dãy số cấp số cộng có v1 1 cơng sai d 2 Do đó, v1 n 1 d 2n 1, n * 1 Vậy un 2n Bài Cho dãy số (un ) xác định bởi: u1 1; un 1 2un 3n , n * Tìm cơng thức số hạng tổng qt un theo n Hướng dẫn giải Với n * , ta có un 1 2un 3n un 1 3n 1 2(un 3n ) Xét dãy số (vn ), với un 3n , n * Ta có: 1 2vn Do đó, dãy số (vn ) cấp số nhân có công bội q 2 số hạng đầu Suy v1.q n 2n Vậy un vn 3n 3n 2n 3 n4 * Bài Cho dãy số (un ) xác định bởi: u1 1; un 1 un , n Tìm cơng thức số 2 n 3n hạng tổng quát un theo n Hướng dẫn giải Với n , ta có * n4 ) 2un 1 3(un ) (n 1)(n 2) n n 1 3 3 2(un 1 ) 3(un ) un1 (un ) n2 n 1 n2 n 1 3 dãy số (vn ), un cấp số nhân có công bội q v1 n 1 2 2un 1 3(un 3 2 n 1 3 1 , n * un n 1 2 n , n * u1 3 5un Bài Cho dãy số (un) xác định bởi: * un 1 3u , n n Xét dãy số với un , n * Chứng minh dãy số cấp số cộng Tìm số hạng un tổng quát dãy số un Hướng dẫn giải un un Ta có thay vào hệ thức truy hồi ta có un v 1 n 3 v 2vn 1 v 2vn n 1 n 1 1 2vn 1 hay 1 vn v1 2 Suy dãy số cấp số cộng có v1 2 cơng sai d 3 Ta có v1 n 1 d 2 n 1 3n 3n 3n Do un Thử lại thấy dãy số thỏa mãn 3n 3n 3n Vậy số hạng tổng quát dãy số un un n * 3n 1.3 PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG 1.4 PHƯƠNG PHÁP DÃY SỐ PHỤ 1.5 DÃY SỐ SINH BỞI PHƯƠNG PHƯƠNG TRÌNH 1.6 SỬ DỤNG PHÉP THẾ LƯỢNG GIÁC 1.7 CÁC DẠNG KHÁC Bài Cho dãy số dương xn thoả mãn: xn xn 1 xn 2 với số tự nhiên n 1 Chứng minh dãy {xn} hội tụ Hướng dẫn giải Đặt yn max xn ; xn 1 Từ (1) (2) suy yn yn 1 0; n * a lim(y n ) Với tuỳ ý, n đủ lớn, ta có yn a 0 Nếu yn a yn a xn a Nếu xn a xn 1 a yn xn Mà xn xn xn 1 2a xn xn 2a a x n 2a xn a Tóm lại, hai trường hợp dẫn đến xn a Vậy dãy số {xn} hội tụ Bài Cho phương trình x x 0 với số nguyên dương Gọi nghiệm dương phương trình Dãy số xn xác định sau: x0 , xn 1 xn , n 0,1, 2,3, Chứng minh tồn vô hạn số tự nhiên n cho xn chia hết cho Hướng dẫn giải Đầu tiên ta chứng minh số vô tỉ Thật vậy, số hữu tỉ số nguyên (do hệ số cao x 1) ước Do 1 suy 0 , trái giả thiết Do xn xn xn xn xn xn xn x 1 x xn n xn n xn x n xn (1) Lại có 0 , suy xn x x xn 1 xn n xn n xn xn (do (1)) Vậy xn 1 xn (mod ) Từ quy nạp ta có với k * , n 2k 1, xn 1 xn (2 k 1) (k 1) (mod ) (2) xn xn * Chọn k l l , n 2l , từ (2) ta có x2l x0 l l 0 (mod ) Vậy x2l chia hết cho , l * Bài 10 Cho dãy an với n > xác định bởi: a1 1; a2 2; a3 6; a4 12 an 4 2a n 3 an 2 2a n 1 an n 1 a Chứng minh an chia hết cho n với giá trị nguyên dương n a b Đặt bn n Chứng minh tồn vô số số nguyên dương n để 2015 ước bn n Hướng dẫn giải b 1; b 1; b 2; b a) Ta có Dễ thấy bn Fn với n 1; 2;3; Bằng quy nạp ta chứng minh dãy bn trùng với dãy Fn Thật vậy: Mệnh đề với n 1; 2;3; Giả sử mệnh đề đến n Khi ta có: n bn4 2 n 3 Fn3 n Fn 2 n 1 Fn 1 nFn Dùng công thức dãy Fibonaci : Fm 2 Fm 1 Fm ta dễ dàng biến đổi vế phải thành n Fn 4 suy bn 4 Fn 4 Vậy mệnh đề với n , với n nguyên dương Điều chứng tỏ an ln chia hết cho n với n nguyên dương b) Gọi rn số dư bn cho 2015 với n 1; 2;3 Trước tiên ta chứng minh rn dãy tuần hồn Thật vậy: Ta có bn 2 bn 1 bn rn 2 rn 1 rn mod 2015 Vì có vơ hạn cặp r1 ; r2 , r2 ; r3 , , rn ; rn 1 nhận hữu hạn giá trị khác nên tồn hai phần tử dãy trùng Ta giả sử rm ; rm 1 rmT ; rmT 1 (với T số nguyên dương) Ta chứng minh rn tuần hồn với chu kỳ T +) Ta có: rm 2 rm 1 rm mod 2015 ; rm T 2 rmT 1 rmT mod 2015 rm 2 rm T 2 mod 2015 rm 2 rm T 2 Tiếp tục ta chứng minh được: rm k rm T k với k 0 (1) +) Ta có: rm rm 1 rm mod 2015 ; rm T rmT 1 rmT mod 2015 rm rm T mod 2015 rm rm T Bằng quy nạp ta chứng minh được: rm k rm T k với k 1; 2;3; ; m (2) Từ (1) (2) suy rn , n dãy tuần hoàn Bổ sung vào dãy bn phần tử b0 0 thỏa mãn b0 b1 b2 suy r0 0 Khi dãy rn dãy tuần hoàn phần tử r0 0 Do tồn vơ số phần tử dãy rn 0.Như câu b) chứng minh xong Bài 11 Cho dãy số un xác định sau: u0 0, u1 1, un 2 2un 1 un , n 0,1, 2, Chứng 2014 un 22014 n minh Hướng dẫn giải Công thức tổng quát un Đặt Ta có un n a, 2 1 2 n n n 1 b ab 1 a b , u2 n Đặt S n a b 2 a 1 n n n b un a b Khi ta dãy Sn xác định sau: S1 2, S 6, S n 2 2Sn 1 Sn , n 1, 2, Do S1 2 mod , S 2 mod nên quy nạp ta được: S n 2 mod hay a b 2 mod a b 2t , t , 1 Do u2 n 2un t , t , 1 k k Giả sử n 2 t , t , 1 un u2k t 2 ut Ak , ut , Ak lẻ * Bài 12 Cho dãy số an : a1 , an 1 an3 2019, n * Chứng minh có nhiều số hạng dãy số phương Hướng dẫn giải So sánh đồng dư an , an 1 an 2 theo modun ta có (chú ý 2019 3 mod ) an an 1 3 an 2 Một số phương chia có số dư Vì từ số hạng thứ trở đi, dãy khơng có số phương 2 Nếu a1 a2 phương, giả sử a1 a , a2 b , 3 suy b a 2019 b a b a 2019 Hơn phân tích 2019 thành tích có cách 2019 1.2019 3.673 3 b 1010 b a 1 Trường hợp 1: , vơ lí 1009 không lập phương b a 2019 a 1009 b 338 b a 3 Trường hợp 2: , vơ lí 335 không lập phương b a 673 a 335 Vậy điều giả sử sai, nghĩa dãy có nhiều số phương MỘT SỐ DẠNG TỐN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA DÃY SỐ GIỚI HẠN CỦA DÃY SỐ 3.1 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH NGHĨA Bài 13 Cho dãy số (an ) thỏa mãn: lim(5an 1 3an ) 4 Tính lim an Hướng dẫn giải Đặt an 2 bn Từ giả thiết suy lim (5bn 1 3bn ) 0 Với số dương bé tùy ý, tồn số N cho với n N ta có: 5bn 1 3bn (1) - Nếu bn 1.bn 0 từ (1) dẫn đến 5bn 1 3bn bn b b b , b - Xét trường hợp n 1 n hay n 1 n dấu, chẳng hạn chúng dương Nếu 2bn 1 bn 0 kết hợp với (1): 3(2bn 1 bn ) bn 1 dẫn đến bn 1 5 bn Mà từ (1) ta có 3bn 5bn 1 5 Nếu 2bn 1 bn kết hợp với (1): (bn 1 bn ) bn dẫn đến bn 2 Tóm lại ln có bn , hay lim(bn ) 0 Vậy lim( an ) 2 un2015 2un , n 1, 2,3 Bài 14 Cho dãy (un ) xác định sau: u1 = un 1 2014 u n un n Tìm nlim 4 Hướng dẫn giải 2015 un 2un (un 2)(un 4) 2 , (*) Đặt 2014 ta có un 1 2014 u n un (un 4) (un 2) Bằng quy nạp ta chứng minh un 3, n Với số nguyên dương n , đặt i 1 Xét un 1 un u 2014 i un 1 2un (un 2) u 0, un 3 n un un un un Do (un ) dãy tăng u1 u2 un 1 un a , a Khi ta có a a a a 2 (vơ lí), suy Giả sử (un ) bị chặn trên, suy nlim a a un (un ) không bị chặn Vậy nlim Từ (*) suy 1 1 1 , hay un 1 un un un un un 1 n 1 1 u 2014 i 1 ui ui 1 i 1 ui n 1 lim (1 ) 1 Vậy nlim n un 1 n u1 3 Bài 15 Cho dãy số un xác định Chứng minh dãy un 1 3un 1 un , n 1 un có giới hạn hữu hạn tìm giới hạn Hướng dẫn giải u1 3 Dãy số un xác định un 1 3un 1 un , n 1 Ta chứng minh un 2, n 1 Thật ta có u1 3 Giả sử uk 2, k 1 , uk 1 3uk 1 uk 2 nên uk31 3uk 1 uk 1 1 uk 1 uk 1 Do theo ngun lý quy nạp un 2, n 1 Xét hàm số f t t 3t khoảng 2, Ta có f ' t 3t 0, t Do hàm số f t đồng biến khoảng 2, Mặt khác ta có u13 3u1 18 u23 3u2 f u1 f u2 u1 u2 Giả sử uk uk 1 k 1 uk uk 1 uk31 3uk 1 uk32 3uk 2 f uk 1 f uk 2 uk 1 uk 2 Do un un 1 , n 1 Dãy un dãy giảm bị chặn nên dãy un có giới hạn hữu hạn Giả sử lim un a a 2 Từ hệ thức truy hồi un 1 3un1 un chuyển qua giới hạn ta được: 3 a 3a a a 3a 2 a a a 2a 2a 4a a 1 0 a a a 2a a 1 a 0 a 2 a 2 Vậy lim un 2 Bài 16 Cho dãy số xn thỏa mãn: x1 2015 xn 1 xn n Tìm: lim i 1 xn n N xi Hướng dẫn giải * * Ta có: xn n N xn 1 xn n N * xn dãy số tăng Và: xn * (*) * Đặt un xn un xác định xn n N * un n N * un 1 xn1 xn1 un21 Nên từ giả thiết (*) ta có: un21 un2 un 1 un un 1 un 1 un2 un n N * (1) * Xét dãy số un ta có: * un 1 un un n N un tăng Giả sử un có giới hạn a Từ (1) ta có: a a a a 0 (loại) tăng không bị chặn lim un un * Ta có: un2 u u u u 1 2n 1 n n 1 n un un 1 un un un un un 1.un un un 1 n 1 u 1 u i11 i n lim i 1 un 1 1 1 lim ui 2015 u1 un 1 n Vậy: lim i 1 1 xi 2015 u1 5 Bài 17 Cho dãy số un ; (n = 1; 2; ) xác định bởi: un 1 un 12 Chứng minh dãy số un có giới hạn Tìm giới hạn Hướng dẫn giải Dự dốn giới hạn dãy số,bằng cách giải phương trình: a 0 a a 12 a 4 a a 12 u Nhận xét u2 u1 12 17 u1 u3 u2 12 17 12 u2 Ta dự đoán dãy số un dãy số giảm bị chặn tức un 4 Chứng minh dãy số un bị chặn: tức un 4 n 1, u1 5 4 n 1 Giả sử uk 4 , ta chứng minh: uk 1 4 Thật ta có: uk 1 uk 12 uk21 uk 12 uk21 12 uk 4 uk21 16 uk 1 4 Vậy dãy số un bị chặn Ta chứng minh dãy số un dãy số giảm Ta có: un 1 un un 12 un (u 4)(un 3) un2 un 12 un 1 un n 0 (vì un 4 ) un 12 un un 12 un Vậy dãy số un giảm bị chặn nên có giới hạn Đặt lim un a lim un 1 a Ta có: un 1 un 12 lim un 1 lim un 12 a a 12 a 4 Vậy lim un 4 3.2 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN u1 1 Bài 18 Cho dãy số an thỏa mãn un 1 un n * u n a u Tìm tất số thực a cho dãy số xn xác định xn n ( n * ) hội tụ giới hạn n khác Từ giả thiết ta có dãy số un Hướng dẫn giải dãy số dương tăng Giả sử un bị chặn suy hội tụ Đặt L lim un , ta có L L Vì un khơng bị chặn Từ (1) (2) ta có lim un v n * Xét lim un31 un3 Đặt n ( ), ta có lim 0 un3 4 4 1 v v3 4v 6vn 1 n un31 un3 vn4 n n vn v4 v 1 v n n n 4 43 3 lim u u Suy n 1 n Từ lim un (sử dụng trung bình Cesaro) n a 43 a un un a 43 a Ta có lim lim un 0 n n 4 a 3 Vậy a giá trị cần tìm u1 ; u2 3 Bài 19 Cho dãy số un xác định sau: un 2 un 1.un , n N * un 1 un a Chứng minh tồn vô số giá trị nguyên dương n để un (1) (vô lý) L (2) b Chứng minh un có giới hạn hữu hạn, tìm giới hạn Hướng dẫn giải un1 1 un 1 a Trước hết ta ln có un 0, n N * Xét un 2 un 1 un (1) * Bằng phương pháp quy nạp ta chứng minh u3n , u3n 1 1, n N u3n 2 1, n N * Từ suy điều phải chứng minh un1 1 un 1 b Ta có un 2 (2) un 1 un un 2 un 1 un , n N * Chia vế (1) cho (2) có un 2 un1 un un n N * , ta có 2 vn 1.vn n N * Đặt un F F Bằng phương pháp quy nạp ta chứng minh v2 n v1 n , với F1 F2 1 * Fn 2 Fn 1 Fn , n N 1 Hay 2 Fn 1 3 Fn Fn dãy số Phibonxi: n , dẫn đến lim un 1 3.3 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH LÍ KẸP a 5an 10 , n 1 Bài 20 Cho dãy (an )n 1 : a1 1; an 1 n an a Chứng minh dãy (an ) hội tụ tính lim an b Chứng minh a1 a2 an , n 1 n Hướng dẫn giải a) Bằng phương pháp chứng minh qui nạp ta có: an , n Đặt A 5 Suy f ( x) xét hàm f ( x ) 10 x x x 10 10 x, ( x 5) 5 x 5 x 0, x 1; , f ( x) nghịch biến đoạn a1 a3 a5 a2 k A lim a2 k b A Dẫn đến a2 a4 a6 a2 k A lim a2 k c A Kết hợp công thức xác định dãy ta c 5c 10 b 5 5 c b c 2 c b 5b 10 5 b 1 ;1 Vậy lim an 5 5 b) Nhận xét: t 1; t f (t ) Dẫn đến a2 k a2 k 5 , k 1 a1 a2 a2 k a2 k 2k 5 (1) Như bất đẳng thức với n 2k Trường hợp n 2k , ý a2 k 1 5 , kết hợp với (1) thu được: a1 a2 a2 k a2 k a2 k 1 (2k 1) 5 Vậy bất đẳng thức chứng minh u e un Bài 21 Cho dãy số thực un : u1 , un 1 n un , n * 1 e Chứng minh dãy có giới hạn hữu hạn, tìm giới hạn Hướng dẫn giải Chứng minh un 0, n 2 1 e n 2, Với u2 1;0 1 e Giả sử 1 với n k 2 , ta chứng minh 1 với n k u Ta có un e n eun u n e un 0 e un u e un un eun ; n u un eun eun eun un 1 (luôn đúng) e 1 e n Vậy (1) chứng minh ex x ex xe x Xét hàm f x ;0 Ta có f ' x ex 1 ex x x Hàm g x 1 x e có g ' x 1 e với x ;0 nên hàm đồng biến ;0 Suy g x g 0 , suy f ' x ex 1 x ex 0 x 1 e hay hàm f x nghịch biến ;0 e e Ta có u2 , u 1 1 e 1 e e e e 1 e Suy f u4 f u2 u5 u3 u1 e 1 e , e 1 e u4 u2 Quy nạp ta dãy u2 n 1 giảm dãy u2n tăng Hơn un 0, n 2 nên dãy tồn giới hạn hữu hạn Giả sử lim u2 n a, lim u2 n 1 b a, b 1;0 , lấy giới hạn hai vế ta beb a aea eb a a 1 ea e e e a b ae e a t a Đặt e t t ;1 , ta phương trình t t.t 1 t t ln t t ln t t ln t 0 e Hàm h t 2 t ln t t ln t t ln t nghịch biến nên phương trình có nhiều nghiệm, nghiệm nên nghiệm 1 Suy a ln , thay vào b ln 2 Vậy lim un ln nhận thấy t Bài 22 Cho dãy số {un} có số hạng tổng quát: un n 1 n 2 n n un ? Tìm nlim 3.3 CÁC DẠNG KHÁC Bài 23 Cho phương trình x n x n x 0 Chứng tỏ với n nguyên dương phương xn trình có nghiệm dương xn tìm lim x Bài 24 Tính giới hạn B nlim 1 1 n 1 3 5 n 2n x1 a Bài 25 Cho a a 1, xét dãy số xác định sau: xn 1 3xn 1 xn xn Hãy chứng minh dãy số yn với yn a 1 xn có giới hạn tìm giới hạn Bài 26 Cho dãy số xn n 1 xác định x1 a , xn 1 xn , n 1, 2, 2n xn theo a Chứng minh với a dãy số cho hội tụ tìm lim n GIỚI HẠN CỦA HÀM SỐ 4.1 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH NGHĨA 4.2 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN x x 3x Bài 27 Tính giới hạn A lim x x2 Bài 28 Tính giới hạn hàm số : L lim x x x x Hướng dẫn giải Ta có: 3x x 3x x x x lim x x x x 2 x 3x = lim x 1 lim x x x x ( x 1) (2 x) x 1 lim ( x 2)( x 2) 3x 1 = lim x x ( x 1)( 3x 2) ( x 1) (2 x) x 1 (2 x 1) (3 x 4) lim x lim = x ( x 1) (2 x) x 1 x ( x 1)( x 2) ( x 1) lim = lim = x x ( x 2) 12 (2 x) x 1 2x x Bài 29 Tìm giới hạn A = lim x x lim 2012 2011 Bài 30 Tính giới hạn L lim 2011 x 1 x x 2012 4.3 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH LÍ KẸP 4.3 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐẠO HÀM 4.4 CÁC DẠNG KHÁC ... 5un Bài Cho dãy số (un) xác định bởi: * un 1 3u , n n Xét dãy số với un , n * Chứng minh dãy số cấp số cộng Tìm số hạng un tổng quát dãy số un Hướng dẫn... Vậy điều giả sử sai, nghĩa dãy có nhiều số phương MỘT SỐ DẠNG TỐN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA DÃY SỐ GIỚI HẠN CỦA DÃY SỐ 3.1 TÍNH GIỚI HẠN BẰNG ĐỊNH NGHĨA Bài 13 Cho dãy số (an ) thỏa mãn: lim(5an... Suy dãy số cấp số cộng có v1 2 cơng sai d 3 Ta có v1 n 1 d 2 n 1 3n 3n 3n Do un Thử lại thấy dãy số thỏa mãn 3n 3n 3n Vậy số hạng tổng quát dãy số un