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清华大学微积分习题课
第 4 周习题课内容
数列和函数的极限
一、数列的极限
e
(与自然对数的底 有关的极限)
n
⎛ 1⎞ n 1
0! 1
例 1.回忆自然对数的底定义, ,求证e lim ,这里约定 。
: lime 1+ ⎜ ⎟ ∑
n
→+∞ →+∞
⎝ n ⎠ n k 0 k !
n 1
证明:记bn : ∑ ,则显然{ }bn 单调增。进一步注意到
k 0 k !
1 1 1 1
k ∀2 ≥
≤ − ,
,
k k k k k(! 1) − −1
由此得到
n 1 m ⎛ 1 1⎞ 1
b 2 + − 21 3 ,
∑ ≤ +∑ ⎜ − ⎟
n k 0 k ! k k 2 ⎝k −1 ⎠ n
即数列 有界。根据单调收敛准则可知 收敛。记
{ }bn { }bn blim bn 。
n
→∞
n
⎛ 1⎞
再考虑数 ,其中:a 1+ 。利用二项式展开(参见教科书),
e : a lim n n ⎜ ⎟
n
→+∞ ⎝ n ⎠
11 1 ⎛ 2 1⎞⎛ 1 ⎞ ⎛ 1⎞ ⎛ n −1⎞
⎛ ⎞
2 1 1 1 L 1 L 1− , (*)
+ an − ⎜+ ⎟− ⎜ + +⎟⎜ − ⎟− ⎜ ⎟ ⎜ ⎟
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