Với giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh lớp 11 dễ dàng làm bài tập Toán 11 Bài 1.

Giải Toán 11 Cánh diều Bài 1: Giới hạn của dãy số

Giải Toán 11 trang 59

Câu hỏi khởi động trang 59 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Câu hỏi khởi động trang 59 Toán 11 Tập 1: Zénon (Zê – nông, 496 – 429 trước Công Nguyên) là một triết gia Hy Lạp ở thành phố Edée đã phát biểu nghịch lí như sau: Achilles (A – sin) là một lực sĩ trong thần thoại Hy Lạp, người được mệnh danh là “có đôi chân chạy nhanh như gió” đuổi theo một con rùa trên một đường thẳng. Nếu lúc xuất phát, rùa ở điểm A₁ cách Achilles một khoảng bằng a khác 0. Khi Achilles chạy đến vị trí của rùa xuất phát thì rùa chạy về phía trước một khoảng (như Hình 1). Quá trình này tiếp tục vô hạn. Vì thế, Achilles không bao giờ đuổi kịp rùa.

Trên thực tế, Achilles không đuổi kịp rùa là vô lí. Kiến thức toán học nào có thể giải thích được nghịch lí Zénon nói trên là không đúng?

Lời giải:

Giới hạn hữu hạn của hàm số có thể giải thích được nghịch lí Zénon nói trên là không đúng. Trong bài học ngày hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về điều đó.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Hoạt động 1 trang 59 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Hoạt động 1 trang 59 Toán 11 Tập 1: Hình 2 biểu diễn các số hạng của dãy số (u_n), với u­_n = $\frac{1}{n}$trên hệ trục tọa độ.

a) Nhận xét về sự thay đổi các giá trị u_n khi n ngày càng lớn.

b) Hoàn thành bảng và trả lời câu hỏi sau:

Kể từ số hạng u_n nào của dãy số thì khoảng cách từ u_n đến 0 nhỏ hơn 0,001? 0,0001?

Lời giải:

a) Khi n ngày càng lớn thì giá trị của u_n càng giảm dần về 0.

b) Ta có bảng:

Kể từ số hạng u₁₀₀₁ trở đi thì khoảng cách từ u_n đến 0 nhỏ hơn 0,001.

Kể từ số hạng u_{10 001} trở đi thì khoảng cách từ u_n đến 0 nhỏ hơn 0,0001.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 1 trang 60 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 1 trang 60 Toán 11 Tập 1: Chứng minh rằng:

a) lim 0 = 0;

b) lim$\frac{1}{\sqrt{n}}$=0.

Lời giải:

a) Ta có: u_n = 0 với mọi n ∈ ℕ*

Với mọi ε > 0 bé tùy ý, ta có:

|u_n – 0| < ε với mọi n ∈ ℕ*

Vậy lim 0 = 0.

b) Ta có: u_n = $\frac{1}{\sqrt{n}}$với mọi n ∈ ℕ*

Với mọi ε > 0 bé tùy ý, ta có:

|u_n – 0| < ε ⇔ .

Chọn N ≥ $\frac{1}{{\epsilon }^2}$thì với mọi n >N ta có:

Vì vậy lim$\frac{1}{\sqrt{n}}$=0.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Hoạt động 2 trang 60 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Hoạt động 2 trang 60 Toán 11 Tập 1: Cho dãy số (u_n), với u_n = 2 + $\frac{1}{n}$. Tính $\underset{n\to +\infty }{\lim }\left(u_n-2\right)$.

Lời giải:

Ta có: u_n – 2 = 2 + $\frac{1}{n}$– 2 = $\frac{1}{n}$

Với mọi ε > 0 bé tùy ý, ta có:

|u_n – 0| < ε ⇔ .

Chọn N ≥ $\frac{1}{\epsilon }$thì với mọi n > N ta có:

Vì vậy lim(u_n-2) = 0.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 2 trang 61 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 2 trang 61 Toán 11 Tập 1: Chứng minh rằng: lim$\frac{-4n+1}{n}$=-4.

Lời giải:

Đặt u_n = $\frac{-4n+1}{n}$, suy ra u_n – 4 = $\frac{-4n+1}{n}-\left(-4\right)=\frac{1}{n}$

Do đó lim(u_n-(-4)) = lim$\frac{1}{n}$=0.

$\Rightarrow$limu_n = -4.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 3 trang 62 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 3 trang 62 Toán 11 Tập 1: Chứng minh rằng: lim${\left(\frac{e}{\pi }\right)}^n$ = 0.

Lời giải:

Ta có $\frac{e}{\pi }$< 1do đó lim${\left(\frac{e}{\pi }\right)}^n$ = 0.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Hoạt động 3 trang 62 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Hoạt động 3 trang 62 Toán 11 Tập 1: Cho hai dãy số (u_n), (v_n) với u_n = 8+$\frac{1}{n}$; v_n = 4-$\frac{2}{n}$.

a) Tính limu_n, limv_n.

b) Tính lim(u_n + v_n) và so sánh giá trị đó với tổng limu_n + limv_n.

c) Tính lim(u_n.v_n) và so sánh giá trị đó với tổng limu_n.limv_n.

Lời giải:

a) Ta có: lim(u_n-8) = lim$\left(8+\frac{1}{n}-8\right)$ = 0.

Do đó limu_n = 8.

Ta có: lim(v_n-4) = lim$\left(4-\frac{2}{n}-4\right)$ = 0.

Do đó limv_n = 4.

b) limu_n + limv_n = 8 + 4 = 12.

Ta có: u_n + v_n = 8+$\frac{1}{n}$+4-$\frac{2}{n}$ = 12-$\frac{1}{n}$

Ta lại có: lim(u_n+v_n-12) = lim$\left(12-\frac{1}{n}-12\right)$ = 0.

Suy ra lim(u_n + v_n) = 12.

Vì vậy lim(u_n + v_n) = limu_n + limv_n.

b) Ta có: u_n.v_n = $\left(8+\frac{1}{n}\right)\left(4-\frac{2}{n}\right)=32-\frac{12}{n}-\frac{2}{n^2}$.

Khi đó lim(u_n.v_n – 32) = lim$\left(32-\frac{12}{n}-\frac{2}{n^2}-32\right)$=0.

Ta lại có: limu_n.limv_n = 8.4 = 32.

Vì vậy limu_n.limv_n = lim(u_nv_n).

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 4 trang 62 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 4 trang 62 Toán 11 Tập 1: Tính các giới hạn sau:

a) lim$\frac{8n^2+n}{n^2}$;

b) lim$\frac{\sqrt{4+n^2}}{n}$.

Lời giải:

a) lim$\frac{8n^2+n}{n^2}=\lim \left(8+\frac{1}{n}\right)=\lim 8+\lim \frac{1}{n}=8$.

b) $\lim \frac{\sqrt{4+n^2}}{n}=\lim \sqrt{\frac{4}{n^2}+1}=\sqrt{\lim \left(\frac{4}{n^2}+1\right)}=1$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Hoạt động 4 trang 63 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Hoạt động 4 trang 63 Toán 11 Tập 1: Cho cấp số nhân (u_n), với u₁ = 1 và công bội q=$\frac{1}{2}$.

a) Hãy so sánh |q| với 1.

b) Tính S_n = u₁ + u₂ + ... + u_n. Từ đó, hãy tính limS_n.

Lời giải:

a) Ta có: |q| = $\frac{1}{2}$< 1.

b) Ta có: (u_n) là cấp số nhân lùi vô hạn có tổng n số hạng đầu tiên là:

$S_n=\frac{1.\left(1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^n\right)}{1-\frac{1}{2}}=2\left(1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^n\right)$

$\lim S_n=\lim 2\left(1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^n\right)=\lim 2.\lim \left(1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^n\right)=2$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 5 trang 63 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 5 trang 63 Toán 11 Tập 1: Tính tổng M = 1-$\frac{1}{2}+\frac{1}{2^2}-\mathrm{...}+{\left(-\frac{1}{2}\right)}^{n-1}+\mathrm{...}$

Lời giải:

Ta có dãy số 1; $-\frac{1}{2}$; $\frac{1}{2^2}$; ...; ${\left(-\frac{1}{2}\right)}^{n-1}$; ... là một cấp số nhân lùi vô hạn với số hạng đầu u₁ = 1 và công bội q = $-\frac{1}{2}$ thỏa mãn |q| < 1.

Do đó ta có: $M=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2^2}-\mathrm{...}+{\left(-\frac{1}{2}\right)}^{n-1}+\mathrm{...}=\frac{1}{1-\left(-\frac{1}{2}\right)}=\frac{2}{3}$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 6 trang 63 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 6 trang 63 Toán 11 Tập 1: Giải thích vì sao nghịch lí Zénon trong phần mở đầu là không đúng.

Lời giải:

Giả sử vận tốc của Asin gấp đôi vận tốc của chú rùa và khoảng cách lúc đầu là a.

Khi Asin chạy được a thì chú rùa chạy được $\frac{a}{2}$.

Khi Asin chạy tiếp được $\frac{a}{2}$thì chú rùa chạy được $\frac{a}{4}$.

Do đó tổng quãng đường Asin phải chạy để đuổi kịp chú rùa là:

$a+\frac{a}{2}+\frac{a}{4}+\frac{a}{8}+\mathrm{...}$

Theo lập luận của Asin tổng này là tổng vô hạn nên không bao giờ Asin đuổi kịp chú rùa.

Tuy nhiên các số hạng của tổng này lập thành một cấp số nhân với số hạng đầu u₁ = a và công bội q = $\frac{1}{2}$< 1.

Nên ta có tổng của cấp số nhân lùi vô hạn bằng:

$S=a+\frac{a}{2}+\frac{a}{4}+\frac{a}{8}+\mathrm{...}=\lim \frac{a\left(1-{\left(\frac{1}{2}\right)}^n\right)}{1-\frac{1}{2}}=2a$.

Vì vậy tổng này là hữu hạn do đó Asin hoàn toàn có thể chạy để đuổi kịp rùa.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Hoạt động 5 trang 63 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Hoạt động 5 trang 63 Toán 11 Tập 1: Quan sát dãy số (u_n) với u­_n = n² và cho biết giá trị của n_n có thể lớn hơn một số dương bất kì được hay không kể từ một số hạng nào đó trở đi.

Lời giải:

Ta có bảng giá trị sau:

Từ đó ta có các nhận xét sau:

+) Kể từ số hạng thứ 2 trở đi thì u_n > 1 .

+) Kể từ số hạng thứ 101 trở đi thì u_n > 10 000.

...

Vậy ta thấy u_n có thể lớn hơn một số dương bất kì kể từ một số hạng nào đó trở đi.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 7 trang 64 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 7 trang 64 Toán 11 Tập 1: Tính lim(– n³).

Lời giải:

Xét dãy số (u_n) = n³.

Với M là số dương bất kì, ta thấy u_n = n³ > m ⇔ n > $\sqrt[3]{M}$.

Suy ra với các số tự nhiên n > $\sqrt[3]{M}$thì u_n > M. Do đó limn³ = +∞.

Vậy limn³ = – ∞.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Luyện tập 8 trang 64 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Luyện tập 8 trang 64 Toán 11 Tập 1: Chứng tỏ rằng lim$\frac{n-1}{n^2}$=0.

Lời giải:

Ta có:

Đặt u_n = n – 1 và $v_n=\frac{1}{n^2}$, khi đó limu_n = +∞ và limv_n=lim$\frac{1}{n^2}$=0.

Vậy lim$\frac{n-1}{n^2}$=limu_n.limv_n=0.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 1 trang 64 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 1 trang 64 Toán 11 Tập 1: Cho hai dãy số (u_n), (v_n) với u_n = 3 + $\frac{1}{n}$, v_n = 5 –$\frac{2}{n^2}$. Tính các giới hạn sau:

a) limu_n, limv_n;

b) lim(u_n + v_n), lim(u_n – v_n), lim(u_n.v_n), lim$\frac{u_n}{v_n}$.

Lời giải:

a) Ta có:

limu_n = lim(3 + $\frac{1}{n}$) = lim3 + lim$\frac{1}{n}$= 3 + 0 = 3.

limv_n = lim(5 – $\frac{2}{n^2}$) = lim5 – lim$\frac{2}{n^2}$= 5 – 0 = 5.

b) lim(u_n + v_n) = limu_n + limv_n = 3 + 5 = 8.

lim(u_n – v_n) = limu_n – limv_n = 3 – 5 = – 2.

lim(u_n.v_n) = limu_n.limv_n = 3.5 = 15.

lim$\frac{u_n}{v_n}$= $\frac{\lim u_n}{\lim v_n}=\frac{3}{5}$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 2 trang 65 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 2 trang 65 Toán 11 Tập 1: Tính các giới hạn sau:

a) lim$\frac{5n+1}{2n}$;

b) lim$\frac{6n^2+8n+1}{5n^2+3}$;

c) lim$\frac{\sqrt{n^2+5n+3}}{6n+2}$;

d) lim$\left(2-\frac{1}{3^n}\right)$;

e) lim$\frac{3^n+2^n}{{4.3}^n}$;

g) lim$\frac{2+\frac{1}{n}}{3^n}$.

Lời giải:

a) lim$\frac{5n+1}{2n}$ = lim$\left(\frac{5}{2}+\frac{1}{2n}\right)=\lim \frac{5}{2}+\lim \frac{1}{2n}=\frac{5}{2}$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 3 trang 65 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 3 trang 65 Toán 11 Tập 1:

a) Tính tổng của cấp số nhân lùi vô hạn (u_n­), với u₁=$\frac{2}{3}$, q=-$\frac{1}{4}$.

b) Biểu diễn số thập phân vô hạn tuần hoàn 1,(6) dưới dạng phân số.

Lời giải:

a) Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn (u_n), với u₁=$\frac{2}{3}$, q=-$\frac{1}{4}$là:

b) Ta có:

1,(6) = 1 + 0,(6) = 1 + 0,6 + 0,06 + 0,006 + ... + 0,000006 + ...

Dãy số 0,6; 0,006; 0,0006; ... lập thành một cấp số nhân có số hạng đầu u₁ = 0,6 và công bội q = $\frac{1}{10}$có |q| < 1 nên ta có:

0,6 + 0,06 + 0,006 + ... + 0,000006 + ... =$\frac{0,6}{1-\frac{1}{10}}=\frac{2}{3}$.

Suy ra 1,(6) = 1 + $\frac{2}{3}$=$\frac{5}{3}$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 4 trang 65 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 4 trang 65 Toán 11 Tập 1: Từ hình vuông có độ dài cạnh bằng 1, người ta nối các trung điểm của cạnh hình vuông để tạo ra hình vuông mới như Hình 3. Tiếp tục quá trình này đến vô hạn.

a) Tính diện tích S_n của hình vuông được tạo thành ở bước thứ n;

b) Tính tổng diện tích của tất cả các hình vuông được tạo thành.

Lời giải:

a) Gọi S_n là diện tích của hình vuông thứ n.

Ta có: S₁ = 1; S₂ = $\frac{1}{2}$; S₃ = ${\left(\frac{1}{2}\right)}^2$; ...

Dãy (S_n) lập thành cấp số nhân có số hạng đầu S₁ = 1 và công bội q = $\frac{1}{2}$có công thức tổng quát là: Sn = ${\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}$.

b) Ta có: |q|=|$\frac{1}{2}$|<1nên dãy (S_n­) trên lập thành một cấp số nhân lùi hạn nên ta có:

S = 1+$\frac{1}{2}+{\left(\frac{1}{2}\right)}^2+{\left(\frac{1}{2}\right)}^3+\mathrm{...}+{\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}+\mathrm{...}=\frac{1}{1-\frac{1}{2}}=2$.

Vậy tổng diện tích của các hình vuông là 2 (đvdt).

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 5 trang 65 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 5 trang 65 Toán 11 Tập 1: Có 1 kg chất phóng xạ độc hại. Biết rằng, cứ sau một khoảng thời gian T = 24 000 năm thì một nửa số chất phóng xạ này bị phân ra thành chất khác không độc hại đối với sức khỏe của con người (T được gọi là chu kì bán rã).

(Nguồn: Đại số và Giải tích 11, NXB GD Việt Nam, 2021).

Gọi u_n là khối lượng chất phóng xạ còn lại sau chu kì thứ n.

a) Tìm số hạng tổng quát u_n của dãy số (u_n).

b) Chứng minh rằng (u_n) có giới hạn là 0.

c) Từ kết quả câu b), chứng tỏ rằng sau một số năm nào đó khối lượng chất phóng xạ đã cho ban đầu không còn độc hại đối với con người, biết rằng chất phóng xạ này sẽ không độc hại nữa nếu khối lượng chất phóng xạ còn bé lại bé hơn 10^{– 6} g.

Lời giải:

a) Ta có: u₁ = 1; u₂ = $\frac{1}{2}$; u₃ = ${\left(\frac{1}{2}\right)}^2$; ...

Suy ra (u_n­) lập thành một cấp số nhân có số hạng đầu u₁ = 1 và q = $\frac{1}{2}$có số hạng tổng quát là: $u_n={\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}$.

b) Ta có: lim$u_n=\lim {\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}$=0.

c) Đổi $u_n={\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}kg={\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}{.10}^{3}g$

Để chất phóng xạ bé hơn 10^-6 (g) thì ${\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}{.10}^3<{10}^{-6}\iff$n>31.

Vậy cần ít nhất 30 chu kì tương ứng với 720 000 năm khối lượng chất phóng xạ đã cho ban đầu không còn độc hại đối với con người.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

Bài 6 trang 65 Toán 11 Tập 1 Cánh diều

Giải Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số - Cánh diều

Bài 6 trang 65 Toán 11 Tập 1: Gọi C là nửa đường tròn đường kính AB = 2R.

C₁ là đường gồm hai nửa đường tròn đường kính $\frac{AB}{2}$.

C₂ là đường gồm bốn nửa đường tròn đường kính $\frac{AB}{4}$, ...

C_n là đường gồm 2ⁿ nửa đường tròn đường kính $\frac{AB}{2^n}$,...(Hình 4).

Gọi P_n là độ dài của C_n­, S_n là diện tích hình phẳng giới hạn bởi C_n và đoạn thẳng AB.

a) Tính p_n, S_n.

b) Tìm giới hạn của các dãy số (p_n) và (S_n).

Lời giải:

a)

+) Ta có: p₁ = $\frac{\pi R}{2}$; p₂ = $\frac{\pi R}{4}=\frac{\pi R}{2^2}$; p₃ = $\frac{\pi R}{8}=\frac{\pi R}{2^3}$; ...

(p_n) lập thành một cấp số nhân lùi vô hạn với số hạng đầu p₁ = $\frac{\pi R}{2}$và công bội q = $\frac{1}{2}$<1 có số hạng tổng quát p_n = $\frac{\pi R}{2}.{\left(\frac{1}{2}\right)}^{n-1}$.

+) Ta có: C₁ = $\frac{\pi R^2}{4}$; C₂ = $\frac{\pi R^2}{4^2}$; C₃ = $\frac{\pi R^3}{4^3}$; ...

(C_n) lập thành một cấp số nhân lùi vô hạn với số hạng đầu C₁ = $\frac{\pi R^2}{4}$và công bội q = $\frac{1}{4}$<1có số hạng tổng quát C_n = $\frac{\pi R}{4}.{\left(\frac{1}{4}\right)}^{n-1}$.

Lời giải bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số hay, chi tiết khác:

SBT Toán 11 Cánh diều Bài 1: Giới hạn của dãy số

Với giải sách bài tập Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm bài tập trong SBT Toán 11 Bài 1.

Giải SBT Toán 11 Cánh diều Bài 1: Giới hạn của dãy số

Giới hạn của dãy số (Lý thuyết Toán lớp 11) | Cánh diều

Với tóm tắt lý thuyết Toán 11 Bài 1: Giới hạn của dãy số sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Toán 11.

Giới hạn của dãy số (Lý thuyết Toán lớp 11) | Cánh diều

Lý thuyết Giới hạn của dãy số

1. Giới hạn hữu hạn của dãy số

1.1. Định nghĩa

– Dãy số (u_n) có giới hạn 0 khi n dần tới dương vô cực nếu |u_n| có thể nhỏ hơn một số dương bé tùy ý, kể từ một số hạng nào đó trở đi, kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=0$.

– Dãy số (u_n) có giới hạn hữu hạn là a khi n dần tới dương vô cực nếu  kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=a$.

Nhận xét: Nếu u_n càng ngày càng gần tới 0 khi n ngày càng lớn thì lim u_n = 0.

Chú ý:

– Ngoài kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=0$, ta cũng sử dụng kí hiệu sau:

lim u_n = 0 hay u_n → 0 khi n → +∞.

– Ngoài kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=\mathrm{a}$, ta cũng sử dụng kí hiệu sau:

lim u_n = a hay u_n → a khi n → +∞.

– Một dãy số có giới hạn thì giới hạn đó là duy nhất.

– Không phải dãy số nào cũng có giới hạn, chẳng hạn như dãy số (u_n) với u_n = (–1)ⁿ.

Ví dụ 1. Chứng minh $\lim \frac{2n+1}{n}=2$.

Hướng dẫn giải

Vì  nên $\lim \frac{2n+1}{n}=2$.

2. Một số giới hạn cơ bản

Ta thừa nhận các giới hạn sau:

a) $\lim \frac{1}{n}=0$; $\lim \frac{1}{n^k}=0$ với k là số nguyên dương cho trước;

b) $\lim \frac{c}{n}=0$; $\lim \frac{\mathrm{c}}{n^k}=0$ với c là hằng số, k là số nguyên dương cho trước;

c) Nếu |q| < 1 thì lim qⁿ = 0;

d) Dãy số (u_n) với có giới hạn là một số vô tỉ và gọi giới hạn đó là e,

.

Một giá trị gần đúng của e là 2,718281828459045.

Ví dụ 2. Chứng minh .

Hướng dẫn giải

.

2. Định lí về giới hạn hữu hạn

a) Nếu lim u_n = a,  lim v_n = b thì:

lim (u_n + v_n) = a + b;

lim (u_n – v_n) = a – b;

lim (u_n . v_n) = a . b;

.

b) Nếu u_n ≥ 0 với mọi n và lim u_n = a thì a ≥ 0 và $\lim \sqrt{u_n}=\sqrt{a}$.

Ví dụ 3. Tính giới hạn của dãy số:

.

Hướng dẫn giải

.

3. Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn

Cấp số nhân vô hạn u₁, u₁q, …., u₁q^{n – 1}, … có công bội q thỏa mãn |q| < 1 được gọi là cấp số nhân lùi vô hạn.

Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn đã cho là:

$S=u_1+u_{1}q+\mathrm{....}+u_1{q}^{n-1}+\mathrm{...}=\frac{u_1}{1-q}$.

Ví dụ 4. Tính tổng $S=\frac{1}{3}+\frac{1}{3^2}+\mathrm{...}+\frac{1}{3^n}+\mathrm{...}$

Hướng dẫn giải

Các số hạng của tổng trên lập thành một cấp số nhân (u_n), có $u_1=\frac{1}{3}$, công bội $q=\frac{1}{3}$.

Suy ra $S=\frac{1}{3}+\frac{1}{3^2}+\mathrm{...}+\frac{1}{3^n}+\mathrm{...}=\frac{\frac{1}{3}}{1-\frac{1}{3}}=\frac{1}{2}$.

Vậy $S=\frac{1}{2}$.

4. Giới hạn vô cực

Định nghĩa dãy số có giới hạn vô cực:

– Ta nói dãy số (u_n) có giới hạn + ∞ khi n dần tới dương vô cực, nếu u_n có thể lớn hơn một số dương bất kì, kể từ một số hạng nào đó trở đi.

Kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=+\infty$ hay $\lim u_n=+\infty$ hay u_n → + ∞ khi n → + ∞.

– Ta nói dãy số (u_n) có giới hạn –∞ khi n dần tới dương vô cực, nếu .

Kí hiệu $\underset{n\to +\infty }{\lim }{u}_n=-\infty$ hay $\lim u_n=-\infty$ hay u_n → – ∞ khi n → + ∞.

Nhận xét:

• lim n^k = + ∞ với k là số nguyên dương cho trước.

• lim qⁿ = + ∞ với q > 1 là số thực cho trước.

• Nếu lim u_n = a và lim |v_n| = + ∞  thì $\lim \frac{u_n}{v_n}=0$.

• Nếu lim u_n = a, a > 0 và lim v_n = 0, v_n > 0 với mọi n  thì $\lim \frac{u_n}{v_n}=+\infty$.

• lim u_n = +∞ ⇔ lim (–u_n) = –∞.

Ví dụ 5. Chứng tỏ rằng .

Hướng dẫn giải

Vì $\frac{\pi }{2}>1$ nên .

Bài tập Giới hạn của dãy số

Bài 1. Tính các giới hạn sau:

a) $\lim \frac{3}{5n-2}$;

b) $\lim \frac{-4n+6}{2n}$;

c) $\lim \frac{4^n+{6.2}^n}{{3.4}^n}$;

d) $\lim \frac{5+\frac{-3}{n^2}}{4^n}$.

Hướng dẫn giải

a) Ta có .

Vậy $\lim \frac{3}{5n-2}=0$.

b) Ta có .

Vậy $\lim \frac{-4n+6}{2n}=-2$.

.

Vậy $\lim \frac{4^n+{6.2}^n}{{3.4}^n}=\frac{1}{3}$.

d) Ta có:

Vậy $\lim \frac{5+\frac{-3}{n^2}}{4^n}=0$.

Bài 2. Cho $u_n=\frac{1}{n^3}+2$ và $v_n=1-\frac{1}{n}$. Tính các giới hạn:

lim (u_n + v_n); lim(u_n – v_n); lim(u_n.v_n);  $\lim \frac{u_n}{v_n}$.

Hướng dẫn giải

.

Khi đó:

• lim (u_n + v_n) = lim u_n + lim v_n = 2 + 1 = 3.

• lim (u_n – v_n) = lim u_n – lim v_n = 2 – 1 = 1.

• lim (u_n . v_n) = lim u_n . lim v_n = 2 . 1 = 2

• $\lim \frac{u_n}{v_n}=\frac{\lim u_n}{\lim v_n}=\frac{2}{1}=2$.

Bài 3. Tính tổng của cấp số nhân lùi vô hạn biết u₁ = 1, công bội $q=\frac{2}{3}$.

Hướng dẫn giải

Tổng của cấp số nhân lùi vô hạn với u₁ = 1, công bội $q=\frac{2}{3}$ là:

  $S=u_1+u_{1}q+\mathrm{...}+u_1{q}^{n-1}+\mathrm{...}=\frac{1}{1-\frac{2}{3}}=3$.

Vậy S = 3.

Học tốt Giới hạn của dãy số

Các bài học để học tốt Giới hạn của dãy số Toán lớp 11 hay khác:

15 Bài tập Giới hạn của dãy số (có đáp án) - Cánh diều Trắc nghiệm Toán 11

Với 15 bài tập trắc nghiệm Giới hạn của dãy số Toán lớp 11 có đáp án và lời giải chi tiết đầy đủ các mức độ sách Cánh diều sẽ giúp học sinh ôn luyện trắc nghiệm để biết cách làm các dạng bài tập Toán 11.

15 Bài tập Giới hạn của dãy số (có đáp án) - Cánh diều Trắc nghiệm Toán 11

Nội dung đang được cập nhật ...

Xem thêm bài tập trắc nghiệm Toán lớp 11 Cánh diều có đáp án hay khác: